Métodos de dimensionamento de reforço e estabilização de taludes com microestacas

Abstract

É com bastante frequência que os solos não exibem as características mecânicas desejáveis para suportarem as construções que neles se pretendem implantar ou para se auto-suportarem, como é o caso dos taludes e encostas. Por este motivo, a necessidade de estabilização de taludes surge com elevada frequência, com um carácter de extrema importância devido aos elevados riscos inerentes ao seu escorregamento. Existem várias soluções de estabilização e reforço de taludes, entre as quais se pode referir a utilização de microestacas. Embora menos utilizadas que soluções como as ancoragens, pregagens, e betão projetado, as microestacas podem revelar-se uma solução interessante, em particular em zonas de difícil acesso. No entanto, tal como outras soluções, as microestacas apresentam características favoráveis e desfavoráveis. Os objetivos da presente dissertação são a apresentação da técnica de estabilização de taludes com microestacas bem como o estudo dos métodos de dimensionamento deste tipo de solução. Pretende-se contribuir para a compreensão dos aspetos relevantes e permitir a avaliação da adequabilidade desta técnica em casos reais. Para tal foi feita a aplicação a um caso de estudo. A presente dissertação irá, também, conduzir um estudo para perceber o quanto as características desfavoráveis da solução condicionam a sua utilização, de modo a avaliar o campo de aplicação, através da realização de análises paramétricas. Ao fazer-se a aplicação ao caso em estudo, concluiu-se que a resistência ao corte não drenada condiciona grandemente o espaçamento longitudinal entre microestacas, espaçamento esse que pode não permitir a exequibilidade da solução. Para realizar a aplicação ao caso em estudo usaram-se softwares de elementos finitos, nomeadamente o Phase 2 e o FB Multi-Pier que proporcionaram resultados muito diferenciados, sendo os do Phase 2 mais realistas na modelação das forças instabilizadoras e os do FB Multi-Pier mais realistas na modelação das microestacas. As análises paramétricas reforçaram a ideia de que a resistência ao corte não drenada pode condicionar a resistência ao corte das microestacas, conforme o valor dessa resistência e da secção transversal da própria microestaca.

Often, the soils do not have the necessary resistance to withstand the constructions planed for a given site, or to be self-supported, such as in the case of slopes. Therefore, it is frequently necessary to proceed to the stabilization of the slope in order to reduce the risks of slope failure. Among the various solutions of the slope stabilization and reinforcement, a special attention will be given to the use of micropiles. Although this solution is less utilized than others such as anchors, soil nails and shotcrete, it can be a very interesting solution, in particular in places where the access is limited. However, as it happens with the other techniques, the micropile solution has its advantages and disadvantages. This thesis will present the slope stabilization using micropiles, and the study of the design methods regarding this technique. The purpose is to contribute to the comprehension of the relevant aspects and to evaluate the suitability of this technique to real cases. An application of this technique to a case study was made. The work will also present a study to understand the impact of the unfavorable characteristics of the solution in its utilization, in order to evaluate its field of application, throughout parametric analyses. It was concluded that the undrained shear strength of the soil has a great influence on the spacing of the micropiles, which can preclude its utilization. The application to a case study was made with the finite element softwares Phase 2 and FB Multi-Pier, which presented results with substantial differences, being the results from Phase 2 more realistic in the reproduction of the non-stabilizing forces and the ones from FB Multi-Pier more trustworthy in the modeling of the micropiles. The parametric analyses emphasized the idea that the undrained shear strength of the soil can influence the shear resistance of the micropiles, depending on its value and the section used for the micropile