Aterros ferroviários reforçados com geossintéticos: modelação numérica

Abstract

O presente trabalho pretende contribuir para a melhoria e divulgação da utilização de ferramentas numéricas na análise de estruturas geotécnicas. Em especifico na modelação de aterros reforçados com geossintéticos, recorrendo-se à utilização de dois programas de cálculo automático, o programa de elementos finitos PLAXIS 2D e o programa de diferenças finitas FLAC 2D. Ao longo do trabalho compara-se resultados obtidos por ambos os programas, descrevendo-se algumas características singulares de cada. Aborda-se ainda no presente documento a problemática e a análise dos assentamentos em vias-férreas de alta velocidade, construtivos, imediatos, e por fim os devidos à fluência dos materiais (solos). Esta análise encontra-se englobada num caso prático de estudo, nomeadamente no de uma secção de aterro típica da linha de alta velocidade, a realizar em Portugal entre Poceirão e Caia. Neste trabalho foi ainda analisada e comparada a regulamentação nacional e a regulamentação europeia que especifica as acções a considerar para o tráfego ferroviário. Com a elaboração deste trabalho, foi possível verificar, no entanto com alguma salvaguarda que apesar do regulamento português ter sido elaborado anteriormente à problemática da alta velocidade, a sua aplicação em soluções geotécnicas de alta velocidade contínua adequada. Em relação à modelação numérica utilizando o FLAC 2D, denota-se que este pode ser uma componente importante de auxílio na análise de fenómenos mais complexos, como a fluência do solo. No entanto a caracterização adequada dos parâmetros que definem o modelo de comportamento de fluência do solo são extremamente importantes para a obtenção de dados fidedignos. Verifica-se ainda, que os programas de cálculo automático apresentam algumas dificuldades na modelação de modelos mais complexos e de elementos mais específicos como os de reforço.

This paper aims to contribute to the improvement and spreading the use of numerical tools in the analysis of geotechnical structures. Particularly, the modeling of reinforced embankments with geosynthetics. Two numerical programs were used for the calculations, the finite elements program PLAXIS 2D and the finite differences program FLAC 2D. Along the realization of the work the results obtained by both programs were compared, describing some unique characteristics of each of them. In this document different types of settlements in high-speed railways were analyzed: construction settlements, immediate settlements, and finally those due to the creep of materials (soils). This analysis is enclosed in a practical case study, in particular a typical embankment section to be built in Portugal in high-speed line, between Poceirão and Caia. In this work the national legislation and the European regulations that specify actions to be considered for rail traffic were also analyzed and compared. With the development of this work, was possible, however with some caution that although the Portuguese regulation was written before the issue of high speed, their application in geotechnical solutions for high-speed is valid. The numerical modeling using FLAC 2D, shows that this can be an important aid in the analysis of more complex phenomena such as soil creep. However, the appropriate characterization of the parameters that define the model behavior of soil creep is extremely important to obtaining reliable results. These automatic programs exhibit some difficulties in the modeling of more complex problems, especially when elements such as reinforcement exist.