Influência da forma da superfície de cedência do terreno no comportamento de um túnel e suas consequências na avaliação de danos nas estruturas à superfície

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil de Geotecnia

O presente trabalho dedica-se à análise da influência da forma da superfície de cedência no comportamento de túneis em formações argilosas sobreconsolidadas. Pretende-se analisar, para este tipo de terreno, as consequências da execução destas obras nas estruturas situadas à superfície, através da estimativa dos danos causados, e com recurso a análises numéricas em estado plano de deformação. Recorrendo à bibliografia descreve-se a geometria típica de subsidência originada pela escavação de túneis. São apresentadas expressões empíricas para a situação de campo livre (sem a presença de estruturas à superfície), que permitem aceder ao perfil de assentamentos e deslocamentos horizontais. Os movimentos devidos à escavação de túneis variam, com maior ou menor intensidade, consoante o tipo de terreno, o método construtivo utilizado e o momento da colocação do suporte na frente de escavação. São referidos métodos de análise 2D e 3D, que consideram aquelas variáveis e têm o objectivo de obter uma resposta próxima do comportamento real do túnel. Na avaliação do dano no edificado é comum recorrer a uma análise faseada. Esta análise divide-se em três fases e considera, inicialmente, métodos rápidos e simplificados, sendo posteriormente refinada caso os resultados obtidos não cumpram certos critérios estabelecidos, como o assentamento máximo e a rotação máxima que caracterizam os movimentos das fundações. Dependendo da categoria de dano obtida poderá ser necessário continuar a análise considerando a presença do edifício, modelado através de uma viga simples, e a interacção solo-estrutura com a introdução da rigidez relativa. Nas análises numéricas recorre-se ao método convergência-confinamento, que permite simular o faseamento construtivo e ter em consideração o carácter tridimensional dos movimentos do terreno. Nas modelações efectuadas recorre-se a um modelo elásto-plástico incremental, baseado no modelo de estados críticos. Uma vez que a resistência do solo é sobreestimada para solos argilosos sobreconsolidados na zona super-crítica da superfície de cedência, é proposta uma correcção da forma dessa elipse com extensão para estados de tensão tridimensionais.