Modelação de contenções periféricas complexas – Análise comparativa de modelos 2D e 3D

Abstract

A crescente ocupação dos espaços urbanos faz com que a utilização do espaço subterrâneo seja necessária, obrigando à execução de escavações. Como tal, é indispensável a realização de estudos e análises de modo a que se perceba a influência dessas escavações nas infraestruturas e edifícios existentes. Nesta dissertação pretende-se realizar uma análise comparativa entre os resultados obtidos por modelações numéricas 2D e 3D de uma contenção periférica suportada por ancoragens. Para tal, foi considerada uma escavação baseada numa secção da estação de metro da Encarnação, situada na linha vermelha do Metro de Lisboa. Para realizar a análise dessa escavação foi necessário recorrer ao programa de elementos finitos bidimensional RS2, e ao programa tridimensional RS3. Com base nestes dois softwares foi possível comparar as principais diferenças entre os dois modelos, nomeadamente a influência dos cantos numa escavação. Os modelos utilizados para simular o comportamento do solo foram o modelo Mohr-Coulomb e o modelo Duncan-Chang. O modelo Mohr-Coulomb é o mais utilizado na prática, dada a sua simplicidade. Por outro lado, o modelo Duncan-Chang é aquele que permite uma simulação mais realista do comportamento do solo. Conclui-se que o modelo 3D com paredes transversais apresenta menores deslocamentos que o modelo 2D. Os valores reduzidos dos deslocamentos devem-se à influência dos cantos da cortina, implicando que nessa zona seja mobilizado um elevado valor de momento fletor. O modelo Mohr-Coulomb apresenta valores mais reduzidos para os deslocamentos horizontais da cortina. No entanto, o deslocamento vertical do maciço junto à cortina apresenta valores mais elevados, quando comparado com o modelo Duncan-Chang.

The increasing occupation of urban spaces makes the use of underground space necessary, forcing the execution of excavations. As such, it is essential to carry out studies and analyzes in order to understand the influence of these excavations on existing infrastructures and buildings. In this dissertation it is intended to perform an analysis of a peripheral containment supported by anchors. To do this, an excavation was carried out based on a section of the Encarnação metro station, located on the red line of the Lisbon Metro. To perform the analysis of this excavation it was necessary to use the two-dimensional finite element program RS2, and the RS3 three-dimensional program. Based on these two software it was possible to compare the main differences between the two models, namely the influence of the corners in an excavation. The models used to simulate soil behavior were the Mohr-Coulomb model and the DuncanChang model. The Mohr-Coulomb model is the most commonly used in practice given its simplicity. On the other hand, the Duncan-Chang model is one whose simulation of soil behavior is closer to actual behavior. It is concluded that the 3D model with transverse walls presents smaller displacements than the 2D model. The reduced values of the displacements are due to the influence of the corners of the retaining wall, implying that a high bending moment value is mobilized in this zone. The Mohr-Coulomb model presents lower values for the horizontal displacements of the curtain. However, the vertical displacement of the soil mass near the retaining wall presents higher values when compared to the Duncan-Chang model.