Modelação numérica do comportamento de um muro de terra armada da autoestrada A4. Comparação com os resultados de instrumentação

Dissertação de Mestrado em Engenharia CivilA utilização de estruturas em terra armada tem vindo a ser cada vez mais difundida dentro do campo da Geotecnia, principalmente em vias de comunicação. Essa difusão está associada ao aumento do conhecimento do funcionamento interno dessas estruturas, ao desenvolvimento de novos materiais e ao melhoramento das técnicas construtivas que facilita a implantação dos maciços reforçados. A presente dissertação tem como objetivo contribuir para um melhor conhecimento do comportamento dos muros de terra armada, usufruindo para isso da utilização de dados de instrumentação obtidos durante e após a construção de um muro de terra armada, localizado na autoestrada A4 que ligará Amarante a Vila Real, bem como o desenvolvimento de modelos numéricos para o cálculo deste tipo de estruturas, nomeadamente, através da utilização do método dos elementos finitos. Para atingir os objetivos propostos, começa-se por apresentar os pressupostos teóricos sobre o comportamento deste tipo de muros e feita uma análise detalhada do método dos elementos finitos, que serve de suporte ao desenvolvimento do modelo numérico utilizado. De seguida, é feita a descrição do plano de observação do comportamento do muro, bem como a metodologia usada na instalação dos equipamentos de monitorização e a análise aos resultados da observação da estrutura. Posteriormente é realizada a modelação numérica do referido muro utilizando por um lado, um programa desenvolvido de raiz no âmbito do presente trabalho, em linguagem MATLAB, que simula as condições elásticas do muro de terra armada; e por outro lado, um programa comercial, PLAXIS, que simula tanto as condições elásticas, como as condições elastoplásticas da estrutura. Por fim, é feita uma reflexão crítica sobre os dados da instrumentação, comparando-os com os resultados alcançados através das simulações efetuadas em regime elástico, quer através do programa desenvolvido, quer através do PLAXIS. Finalmente são comparados os resultados da simulação do PLAXIS, em regime elastoplástico, com os dados reais obtidos da instrumentação, e feita uma análise às diferenças de resultados entre o regime elástico e o regime elastoplástico.The use of mechanically stabilized earth (MSE) wall structures is becoming ever more widespread on the geotechnical field, especially on communication pathways. This wide diffusion is associated with the growth of the internal working knowledge of those structures, with the development of new materials and with the improvement of the construction techniques, which makes this kind of structures easier to implement. This dissertation aspires to contribute to a better knowledge of the MSE wall structures, through instrumentation data obtained during and after a MSE wall construction in the A4 highway between Amarante and Vila Real, and numerical models based in the finite element method. In order to attain the proposed goals, at first the theoretical assumptions about MSE wall structure’s behaviour are presented and a detailed analysis of the finite element method is provided. Following, the description of the observation plan for the reinforced soil wall behaviour and the methodology used in the installation of the monitoring equipments are made, as well as the analysis from the structure observation results. Next, the numerical modelling of the reinforced soil wall is presented. This numerical modelling was performed using: on one hand a MATLAB program, developed within the scope of this work, providing a simulation for the elastic wall conditions of MSE wall structure; and on the other hand a commercial program, PLAXIS, which provided the elastic and elastoplastic simulated conditions of such structure. Last of all, a critical reflection of the obtained structure instrumentation data is provided, in addition to a comparison of such data with the results attained in the elastic regime simulations, through the home-made and PLAXIS programs. In addition, the instrumentation data and the elastoplastic regime PLAXIS simulation data are compared, and an analysis of the differences between the elastic and elastoplastic regime simulation results is presented