Implementação e validação de um framework hidromecânico CEL acoplado e reproduzível para modelagem de grandes deformações de solos saturados

Uma variedade de métodos numéricos baseados em contínuo e descontínuo foram desenvolvidos para análise geotécnica que envolve grandes deformações. No entanto, a ampla aplicação desses algoritmos para modelar problemas práticos de valor de contorno é frequentemente restrita pela complexidade dos métodos, disponibilidade e acessibilidade de software, recursos computacionais e a idealização do comportamento do solo. O método convencional de Coupled Eulerian-Lagrangian (CEL), disponível em pacotes de software comercial, é uma ferramenta robusta para lidar com problemas de grandes deformações, mas sua aplicação é amplamente restringida na análise de tensões totais. Este artigo revisa a formulação e implementação de um método hidromecânico CEL acoplado para análise de tensão efetiva de solos saturados, com base na analogia entre as equações que governam o fluxo de água e a condução térmica em meios bifásicos. A precisão e o desempenho do método CEL acoplado são avaliados por três casos clássicos, desde modelagens unidimensionais (1-D) até tridimensionais (3-D), incluindo o problema de consolidação de Terzaghi, cargas de curto e longo prazo em fundações de superfície e penetração de cone em taxas variáveis, aplicando tanto modelos constitutivos de solo simplificados quanto avançados. As previsões numéricas são rigorosamente comparadas com resultados de soluções analíticas, análises de Elementos Finitos (FE), outras abordagens de grandes deformações e modelagem física. Discussões adicionais são apresentadas sobre configuração de malha e sensibilidade, efeitos das dimensões do modelo, custos computacionais e limitações do método. O artigo tem como objetivo apresentar um roteiro detalhado para pesquisa e aplicação prática de um método avançado de grandes deformações, utilizando pacotes de software comercialmente disponíveis e instalações de computação acessíveis.