CALIBRAÇÃO EXPERIMENTAL DOS PARÂMETROS DE ATRITO DE UM MODELO NUMÉRICO SIMPLIFICADO DE CORRIDA DE DETRITOS UTILIZANDO O MÉTODO DOS ELEMENTOS DISCRETOS

Resumo

Neste trabalho apresentam-se simulações numéricas e experimentos físicos que representam um modelo simplificado de corrida de detritos. A associação dos modelos físico e numérico é utilizada para calibração dos parâmetros numéricos de atrito. Corridas de detritos são movimentos de massa caracterizados pelo deslizamento de grandes volumes (misturas de solos, blocos de rochas e outros detritos), geralmente desencadeados pela água presente em encostas. Devido a sua alta velocidade e elevada força de destruição, esse fenômeno pode causar danos materiais, econômicos (estradas, pontes, propriedades e outros) e principalmente, pode causar perdas de vidas humanas. Fluxo de detritos pode ocorrer em uma ampla variedade de ambientes. No Brasil, em particular nas regiões Sul e Sudeste, estes fenômenos apresentam um maior número de ocorrências. Dessa forma o estudo do comportamento de um fluxo de detritos e o desenvolvimento de modelos representativos desse fenômeno constituem etapa s importantes na prevenção de perdas humanas, ambientais e econômicas. O Método dos Elementos Discretos é uma ferramenta computacional capaz de modelar matematicamente sistemas de partículas. A partir das equações newtonianas, utilizando-se métodos de integração temporal, obtém-se o histórico de posições, velocidades e acelerações de cada partícula que constitui o meio. Devido à sua natureza discreta, o MED tem se mostrado uma potencial ferramenta para aplicação em problemas de natureza descontínua, tais como as corridas de detritos. Nas análises numéricas e experimentais realizadas neste trabalho, estuda-se o comportamento do depósito formado após fluxos de partículas que escoam sobre uma rampa inclinada e se depositam em uma superfície horizontal. Características geométricas do depósito assim formado são analisadas para diferentes parâmetros de atrito entre partículas e a superfície de deslizamento. São realizadas análises comparativas para diferentes rugosidades da superfície e diferentes granulometrias do conjunto de partículas. São executados repetidos experimentos físicos com o intuito de verificar a repetitividade do modelo físico utilizado. Por meio de comparações entre resultados numéricos e experimentais é possível observar que as simulações numéricas pelo MED são capazes de reproduzir com boa aproximação o comportamento físico registrado nos ensaios experimentais. Observa-se razoável concordância entre modelagem computacional e física, mesmo nos casos em que há introdução de irregularidades na superfície de deslizamento para simulação da rugosidade.