Modelação numérica do método da pré-carga aplicado a aterros sobre solos moles

Abstract

Os aterros sobre solos moles são construções de grande suscetibilidade a problemas de estabilidade devido às elevadas deformações (assentamentos e deslocamentos horizontais) sofridas pelo solo de fundação. De facto, é necessária a utilização de técnicas de melhoramento e reforço de solos de forma a minimizar estes problemas. Uma das metodologias mais antigas a ser utilizada é o método da pré-carga, em que um dos objetivos principais é acelerar os assentamentos resultantes da consolidação primária, mitigando os assentamentos por consolidação secundária. Na dissertação apresentada pretende-se analisar o efeito do método da pré-carga em aterros sobre solos moles. Para isso, inicialmente, é necessário testar o software com o modelo elastoplástico em estudo analisando a fiabilidade dos resultados face à simulação numérica de ensaios triaxiais. Posteriormente, são analisadas as repercussões da aplicação do método da pré-carga na evolução das deformações a longo prazo de um aterro rodoviário situado no “Baixo Mondego”, confrontando os resultados numéricos aos observados “in situ”. Paralelamente, é realizado um estudo paramétrico onde se analisa a influência do nível e do tempo de aplicação da pré-carga. A presente simulação é executada com o modelo elastoplástico “Cam Clay Modificado” incorporando leis de fluência. Depois de realizado o estudo, conclui-se que o método da pré-carga afeta positivamente os assentamentos, acelerando os resultantes da consolidação primária e mitigando os induzidos pela consolidação secundária, notando-se com maior magnitude se o tempo de duração e o nível da pré-carga for superior. Contudo, este comportamento é contrário nos deslocamentos horizontais, onde a pré-carga e a fluência tendem quase sempre a aumentá-los, sendo este efeito intensificado com o aumento do nível e da duração do tempo de pré-carga.

The embankments on soft soils are considerable susceptibility constructions to stability problems due to the high deformations (settlements and horizontal displacements) suffered by the foundation soil. In fact, it is necessary to use soil improvement and reinforcement techniques in order to minimize these problems. One of the earliest methodologies to be used is the preloading method, on what it has principal objective accelerate primary consolidation settlements, mitigating the secondary consolidation settlements. In the dissertation presented is intended to analyze the effect of the preloading method in embankments on soft soils. For this, initially, it is necessary to test the software with the elastoplastic model in study case analyzing the results reliability of the triaxial tests numerical simulation. Subsequently, the repercussions of the preloading method application on the longterm deformation evolution of a embankments located in "Baixo Mondego", comparing the numerical results to those observed in situ are analysed. At the same time, is realize a parametric study where the influence of the level and time preloading is analyzed. The present simulation is performed with the " Modified Cam Clay" elastoplastic model incorporating creep laws. After the study, it was concluded that the preloading method positively affects the settlements, accelerating those resulting from the primary consolidation and mitigating those induced by the secondary consolidation, being noticed with considerable magnitude if the duration time and the level of the preloading is higher. However, this behavior is contrary to horizontal displacements, where the preloading and creep tend to almost always increase them, this effect being intensified with the increase in the level and duration of the preloading time.