Cristian Yair Soriano Camelo
Título
EVALUATION OF THE SEISMIC RESPONSE OF GENTLE SLOPES IN SOFT CLAY
Resumo
Esta tese examina a resposta sísmica de taludes suaves com ângulos de inclinação de três e seis graus em argila mole mediante ensaios centrífugos e modelagem numérica. Desenvolveu-se uma metodología de preparação de modelos para a simulação de perfis uniformes e um perfil considerando a presença de uma camada fraca de argila. Os ensaios centrífugos foram feitos no Schofield Centre, Universidade de Cambridge, sendo os modelos submetidos a uma aceleração centrífuga de 60g e os sismos aplicados mediante uma mesa vibratória embarcada. Ensaios de caracterização em vôo da resistência não drenada e da velocidade de onda cisalhante foram feitos empregando T-bar e Air Hammer, respectivamente. Os modelos centrífugos foram submetidos a uma série de carregamentos dinâmicos com diferentes amplitudes e conteúdos de frequência, com a resposta monitorada com acelerômetros, transdutores de poro pressão e transdutores de deslocamento. Dados complementares foram obtidos a partir de velocimetría por imagem de partículas (PIV). Os resultados dos ensaios centrífugos foram utilizados para a calibração de modelos numéricos em OpenSees simulando colunas de solo 3-D e um modelo constitutivo dinâmico, não linear. Finalmente, uma série de simulações numéricas foram feitas para avaliar a resposta de taludes submarinos representativos da Bacía de Campos, no sudeste brasileiro. Os efeitos de fatores como a inclinação do talude e a espessura da camada de solo foram considerados para fornecer informações referentes ao comportamento de taludes submarinos durante eventos sísmicos.
Abstract
This thesis examines the seismic response of gentle slopes in soft clay through centrifuge experiments and numerical modeling. A series of centrifuge tests considering slope angles of 3 and 6 degrees was performed on kaolin clay models. A model preparation methodology was developed to simulate uniform soil profiles and to consider the presence of a soft weak layer. The centrifuge experiments were carried out at the Schofield Centre, University of Cambridge, using models tested at an acceleration of 60g, and the earthquake ground motions were applied with a shaking table. In-flight characterization of the undrained shear strength and shear wave velocities was achieved by means of T-bar and air hammer tests. The centrifuge models were subjected to a series of input motions with different amplitudes and frequency content, and the response was monitored using accelerometers, pore pressure sensors and displacement transducers. Complementary data were obtained using particle image velocimetry (PIV). The centrifuge test data were utilized to calibrate numerical models in the software OpenSees using three-dimensional soil columns and a dynamic nonlinear constitutive model. Finally, a series of numerical simulations was performed to evaluate the seismic response of submarine slopes representative of the offshore Campos Basin in southeastern Brazil. The influences of slope inclination and depth to bedrock were addressed to provide insight into the performance of submarine slopes under various seismic events typical of intraplate areas.
