Análise dos deslocamentos horizontais em solos moles com base em modelagem numérica

Abstract

Resumo: Os solos moles são conhecidos pela baixa resistência, alta deformabilidade e grandes recalques, entretanto, foi observado poucos estudos relacionados a deslocamentos horizontais quando submetidos a carregamentos uniformemente distribuídos. Estes deslocamentos podem provocar ruptura dos solos por excesso de deformação e tensão horizontal, além de, serem os responsáveis por várias patologias nas estruturas existentes e, consequentemente, causar prejuízos humanos, ambientais e socioeconômicos. O presente trabalho buscou verificar acorrelação entre o deslocamento horizontal do maciço e as diferentes geometrias do subsolo, quando submetidos a uma carga oriunda de um aterro na superfície. Para isso, foi realizado a calibração do módulo de compressão (Lambda), a partir do deslocamento vertical do solo, com o auxílio de um modelo numérico e dados reais de uma obra localizada em Porto de Itaqui, no município de São Luis, no estado do Maranhão. O software e o modelo constitutivo utilizados foram o Geostudio e o Cam-Clay Modificado, respectivamente. Para realizar a calibração foi utilizado, comobase, três perfis desenvolvidos a partir das sondagens de campo. A calibração e as aferições obtiveram resultados coerentes com o deslocamento vertical, mas inferior ao deslocamento horizontal de campo, com resultados inferiores a 5% do aferido nolocal. A calibração obteve módulo de compressão de 0,1226, que representa umíndice de compressão (Cc) de 0,282, resultado condizente com o esperado nos solos brasileiros. Após a calibração e aferição, este modelo foi submetido a variações na inclinação das camadas do subsolo e espessura de solo compressível. Assimulações identificaram aumento nos deslocamentos horizontais, com o aumentoda inclinação de 477,46% e correlação média de 0,989, enquanto o aumento daespessura apresentou aumento de 38,43% e correlação média de 0,984. Além disso, a análise do fator de segurança atingiu valor mínimo de 1,05, que indica altapossibilidade de extrusão de solo, este fato corrobora com o deslocamento horizontal em solos moles de pouca espessura. Apesar da alta correlação entre o deslocamento horizontal e inclinação e aumento dos valores obtidos, nenhum dos modelos atingiu os movimentos horizontais de campo, o que indica a existência de outro fator que influenciou a obra em estudo, e um deles pode ser o fenômeno de extrusão da camada compressível. Entretanto, em virtude do grande aumento observado, foi possível constatar a necessidade de considerar a geometria dosubsolo em obras com materiais com alta deformabilidade, nas previsões de deslocamentos, visto que essa movimentação pode desencadear efeitos conhecidos nas estruturas, como o Tschebotarioff, mesmo em condições de simetria nos carregamentos, efeito observado em fundações com assimetria de carregamento.

Abstract: Soft soils are known for their low resistance, high deformability and large settlements,however, few studies have been observed related to horizontal displacements whensubjected to uniformly distributed loads, these displacements can cause soildisruption due to excess deformation and horizontal tension, in addition to, beresponsible for various pathologies in existing structures. The present work sought toverify the correlation between the horizontal displacement of the soil mass and thedifferent geometries of the subsoil, when subjected to a load from a landfill on thesurface. For this, the compression module (Lambda) was calibrated, based on the verticaldisplacement of the soil, with the aid of a numerical model and real data from aconstruction located in Porto de Itaqui, in the city of São Luis, in the state ofMaranhão. The software use was the Geostudio with the constitutive model ofModified Cam-Clay. To perform the calibration, three profiles developed from fieldsurveys were used as the basis. The calibration and measurements obtained resultsconsistent with the vertical displacement, but less than the horizontal displacement ofthe field, with results below 5% of the measured on site. The calibration obtained acompression module of 0.1226, which represents a compression index (Cc) of 0.282,a result consistent with that expected in Brazilian soils. After calibration andmeasurements, this model had been subjected to variations in the inclination of thesubsoil layers and compressible soil thickness. The simulations identified an increasein horizontal displacements, with an increase in the inclination of 477.46% and anaverage correlation of 0.989, while the increase in thickness showed an increase of38.43% and an average correlation of 0.984. In addition, the analysis of the safetyfactor reached a minimum value of 1.05, which indicates a high possibility of soilextrusion, this fact corroborates the horizontal displacement in soft soils with littlethickness. Despite the high correlation between horizontal displacement andinclination and increased values obtained, none of the models reached the horizontalfield movements, which indicates the existence of another factor that influenced theconstruction under study, and one of them may be the phenomenon of extrusioncompressible layer. However, due to the large increase observed, it was possible tosee the need to consider the geometry of the subsoil in works with materials withhigh deformability, in the predictions of displacements, since this movement cantrigger known effects on structures, such as Tschebotarioff, even in symmetryconditions in the loading, effect observed in foundations with loading asymmetry.