i ANLISE DE PASSAGENS HIDRULICAS ENTERRADAS CONSTITUDAS POR BOX
CULVERTS DANIEL RAMOS BRBARA CUNHA PINTO Dissertao submetida para
satisfao parcial dos requisitos do grau de MESTRE EM ENGENHARIA
CIVIL ESPECIALIZAO EM ESTRUTURAS Orientador: Professor Doutor
Joaquim de Azevedo Figueiras Co-Orientador: Professor Doutor Antnio
Gomes Correia
ABRIL DE 2008 ii MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL2007/2008
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Tel. +351-22-508 1901 Fax
+351-22-508 1446 [email protected] Editado por FACULDADE DE ENGENHARIA
DA UNIVERSIDADE DO PORTO Rua Dr. Roberto Frias 4200-465 PORTO
Portugal Tel. +351-22-508 1400 Fax +351-22-508 1440 [email protected]
http://www.fe.up.pt
Reproduesparciaisdestedocumentoseroautorizadasnacondioqueseja
mencionadooAutorefeitarefernciaaMestradoIntegradoemEngenhariaCivil-
2007/2008 - Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de
Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, 2008. As
opinies e informaes includas neste documento representam unicamente
o ponto de vista do respectivo Autor, no podendo o Editor aceitar
qualquer responsabilidade legal ou outra em relao a erros ou
omisses que possam existir. Este documento foi produzido a partir
de verso electrnica fornecida pelo respectivo Autor. Anlise de
passagens hidrulicas enterradas constitudas por Box Culverts i A
todos aqueles quesempre me apoiaram O hbito de reflectir d uma vida
interior que anima e embeleza tudo o que v Bonstetten Anlise de
passagens hidrulicas enterradas constitudas por Box Culverts ii
Anlise de passagens hidrulicas enterradas constitudas por Box
Culverts i AGRADECIMENTOS
Arealizaodestetrabalhopermitiuumareflexocientficaeestruturalfundamentalparao
amadurecimentodetodososconhecimentosadquiridosduranteomeupercursoacadmicoe
estimulou-menaprocuradenovosdesafios.Paratalaorientaoeoapoiodetodosaqueles
envolvidos neste trabalho foram imprescindveis, aos quais demonstro
a minha
gratido.AomeuorientadorcientficoProfessorJoaquimFigueirasqueroagradecer-lheoestmulocientfico
quenovamentemetransmitiuaocompartilharassuasdvidas,curiosidadeseconhecimentosquanto
aocomportamentodasestruturasanalisadas.Oseuinteresseeatenoforamessenciaisparaa
motivao com que encarei a resoluo do problema em questo e a sua
sabedoria foi absorvida com
todooprazer.Aomeuco-orientadorProfessorAntnioGomesCorreiadaUniversidadedoMinho
agradeo-lhe a sua viso geotcnica do problema que me foi til e
servir com certeza para trabalhos futuros.
AoEngenheiroMrioPimentelmanifestoaminhatotalgratidoportodooapoio,disponibilidadee
acompanhamentoproporcionadosnodesenvolvimentodopresentetrabalho.Apartilhadosseus
conhecimentos e as discusses dos resultados realizadas foram
fundamentais e no sero esquecidas. Tambm quero agradecer ao
Professor Jlio Barreiros Martins da Universidade do Minho o
interesse
demonstradoeapartilhadasuaenormeexperinciaemquestesrelacionadascomaGeotecnia
relevantes na interpretao das estruturas enterradas estudadas.
Tendoemcontaqueestemestradorepresentaafinalizaodeumprofcuoecativantepercurso
acadmiconaFaculdadedeEngenhariadaUniversidadedoPortonopodereideixardeexpressara
minha genuna gratido a todos os docentes que moldaram os meus
conhecimentos e a todos os meus amigos e colegas de curso pelos
bons momentos que vivemos e pelos desafios que ultrapassamos em
conjunto.
Porfimqueroreconhecertodooapoioecarinhocomqueosmeusamigosefundamentalmentea
minhafamliameacompanharamnaresoluode
todososdesafiosaquemepropus.Especialmente
aosmeusqueridospaiseirmoagradeo-lhesacompreenso,educaoeamorquesempreme
retriburam ao longo do meu percurso de vida e acadmico. O meu muito
obrigado! Anlise de passagens hidrulicas enterradas constitudas por
Box Culverts ii Anlise de passagens hidrulicas enterradas
constitudas por Box Culverts iii RESUMO As Box Culverts em beto
armado enterradas so correntemente utilizadas como passagens
hidrulicas de estradas e vias-frreas em que a anlise do seu
comportamento, em especial sob aterros de elevada
altura,caracterizadaporalgumadificuldadedevidocomplexidadeenvolvidanaavaliaodas
acesexercidassobreaestrutura.Defactoosmecanismosdeinteracosolo/estrutura,
condicionadossobretudopelasdiferenassubstanciaisentrearigidezdaestruturaeomaterialde
aterro,proporcionamfenmenosderedistribuiodepressessobreaestruturaenterradaque
geralmentenosocontempladosnosmtodossimplificadosdedimensionamentoconduzindoa
estruturas desajustadas s aces. As presses tendem a migrar das
zonas mais flexveis para as zonas
maisrgidasdaestruturaglobal.Aspressesexercidastambmsogovernadaspelaprpria
deformada da estrutura enterrada, pela existncia de interfaces
solo/beto e pelos efeitos resultantes do prprio processo
construtivo adoptado na execuo da
obra.Deformaaseremintegradosnaanlisetodosestes
elementoscondicionantesdocomportamentodas estruturas enterradas
recorre-se a ummodelo numrico baseado no mtodo dos elementos
finitos que
tememconsideraoocomportamentonolineardaestruturaedosoloenvolvente,admitindo
elementosdeinterfacesolo/betoetendoemcontaoprocessoconstrutivoutilizadonestetipode
obras. Paralelamente so definidas com rigor as relaes constitutivas
dos materiais utilizados.
Nopresentetrabalhoefectuadoumestudobaseconcentradoemdeterminadascondiesde
refernciadosistemaSolo/BoxCulvertqueservedeapoioaoestudoparamtricorealizado,
contribuindoparaumacomparaoeavaliaodaimportnciadaalteraodedeterminados
parmetrosdeformaisoladaeassimdetectarosmaiscondicionantesdosmecanismosdeinteraco
mencionados.AmbososestudosbaseeparamtricosodesenvolvidossobreumadeterminadaBox
Culvert dimensionada para 10 metros de altura de aterro cujas
condies de referncia dizem respeito,
essencialmente,scaractersticasmecnicasdosmateriaisdaestrutura,betoeao,erigidezdo
materialdeaterro.Asanlisesparamtricassoenquadradasem4gruposdeanlisenosquaisse
procedevariaodascondiesdosoloenvolvente,variaodascaractersticasmecnicasdo
beto,alteraodasquantidadesdearmaduraseda
geometriadaBoxCulvert.Ainterpretaodos
resultadosobtidospelosestudosnumricosconcentra-sesobretudoaonveldadistribuiodas
presseserespectivaevoluosobreastravessasemontantes,aonveldaaberturadefendasem
condies de servio e ao nvel do desempenho da estrutura rotura tendo
em conta a altura mxima suportada e o modo de rotura associado.
Tambm no decurso deste trabalho se procede confrontao
dosresultadosobtidoscomdisposiesregulamentaresecomestudosanteriores,destacando-seos
desenvolvidoscombaseemmodelosnolineareselsticosdosolo.Porfimsosugeridasalgumas
propostas de alterao soluo apresentada no estudo base, bem como um
procedimento de avaliao da segurana global associado a este tipo de
obras tendo em conta uma anlise no linear.
Apsodesenvolvimentodestetrabalhoconcluiu-sequeautilizaodemodelosnolinearesdos
materiais,incluindoodobetoedosolo,contribuemparaumamelhorcompreensodoscomplexos
mecanismosdeinteracosolo/estruturadesenvolvidosnestetipodeobraseasuautilizaono
dimensionamento de BCs sob aterros elevados permite alcanar solues
de maior durabilidade, mais seguras e econmicas.
PALAVRAS-CHAVE:boxculverts,estruturasenterradas,interacosolo/estrutura,anlisenolinear,
aterros elevados. Anlise de passagens hidrulicas enterradas
constitudas por Box Culverts iv Anlise de passagens hidrulicas
enterradas constitudas por Box Culverts v ABSTRACTBuried reinforced
concrete box culverts are usually used as hydraulic passages of
highway and railway
embankmentswhereintheanalysisofitsbehaviour,especiallyunderhighembankments,israther
difficult due to the complexity involved in the evaluation of the
loadings applied to these structures. In
factthesoil/structureinteractionmechanisms,particularlyconditionedbythesubstantialdifference
between the stiffness of the structure and the backfill material,
provide redistribution phenomenons of
pressuresontheburiedstructurethatarenotusuallycontemplatedinthesimplifieddesignmethods
leading to unadjusted structures to the loadings. The pressures
tend to migrate from the most flexible areas to the most rigid
areas of the global structure. The generated pressures are governed
also by the
owndeformationoftheburiedstructure,bythesoil/concreteinterfacesandbytheeffectsofthe
constructive process adopted in the execution of the work.In the
way that all of the elements that condition the behaviour of the
buried structures are integrated
intheanalysis,itisusedanumericalmodelbasedonthefiniteelementmethodthattakesinto
consideration the nonlinear behaviour of the structure and the
surrounding soil, admitting soil/concrete interface elements, and
the constructive process. At the same time the constitutive laws of
the adopted materials are adequately defined.
Inthecurrentworkitisperformedabasestudyconsideringcertainreferenceconditionsofthe
soil/box culvert system that serves as support to the accomplished
parametric study, contributing to a
comparisonandevaluationoftheimportanceofvaryingcertainparametersandthereforetothe
identificationofthemaininfluentialparametersof thementioned
interactionmechanisms.Bothbase and parametric studies are developed
on a given box culvert geometry designed for a 10 meter height
embankmentwhichreferenceconditionsare,essentially,connectedwiththemechanical
characteristicsofthestructurematerials,concreteandsteel,andwiththestiffnessofthebackfill
material.Theparametricanalysesareframedin4analysisgroupsthatconsistintochangethe
surrounding soil characteristics, the mechanical characteristics of
the concrete, the reinforced quantity
andtheboxculvertgeometry.Theinterpretationoftheresultsobtainedbythenumericstudiesis
focusedmainlyonthelevelofthepressuredistributionandrespectiveevolutionontheslabsand
sidewalls of the box culvert, at the level of the cracks opening in
service limit state conditions, and at the level of the structure
performance up to failure, admitting the maximum soil height
supported and
thewayoffailure.Also,inthecourseofthisworkitproceedstotheconfrontationoftheobtained
results with some design specifications and with previous studies,
standing out the developed studies based on nonlinear elasticity
models of the soil. Finally, some modifications to the solution
presented
inthebasestudy,aswellasanevaluationprocedureoftheglobalsafetyassociatedtothesetypeof
structures admitting a nonlinear analysis are
suggested.Afterthedevelopmentofthisworkitisconcludedthattheuseofnonlinearmaterialmodels,ofthe
concrete and of the soil, contribute to a better understanding of
the complex soil/structure interaction
mechanismsdevelopedinthistypeofworksandtheirutilizationintheboxculvertunderhigh
embankments design allows to obtain larger durability, safer and
economical solutions.
KEYWORDS:boxculverts,buriedstructures,soil/structureinteraction,nonlinearanalysis,high
embankments. Anlise de passagens hidrulicas enterradas constitudas
por Box Culverts vi Anlise de passagens hidrulicas enterradas
constitudas por Box Culverts vii NDICE GERAL
AGRADECIMENTOS...................................................................................................................................
i
RESUMO.................................................................................................................................
iii ABSTRACT
...............................................................................................................................................
v NDICE
GERAL........................................................................................................................................
vii NDICE DE
FIGURAS...............................................................................................................................xiii
NDICE DE
QUADROS...........................................................................................................................xxiii
NDICE DE
ANEXOS..............................................................................................................................
xxv SMBOLOS E ABREVIATURAS
............................................................................................................xxvii
1.
INTRODUO....................................................................................................................1
2.ENQUADRAMENTOCONSTRUTIVOEESTRUTURALDE BOX
CULVERTS....................................................................................................................5
2.1. GENERALIDADES
.............................................................................................................................5
2.1.1. EXPLICAO DA FUNCIONALIDADE DAS BOX
CULVERTS........................................................................5
2.1.2. CARACTERIZAO DE BOX
CULVERTS.................................................................................................6
2.1.2.1. Box Culverts da BETAFIEL
.........................................................................................................7
2.1.2.2. Box Culverts da MAPREL
...........................................................................................................8
2.2. PROCESSO CONSTRUTIVO DE BOX CULVERTS PR-FABRICADAS
................................................9 2.3.
COMPORTAMENTO ESTRUTURAL DE BOX
CULVERTS..................................................................10
2.4. DIMENSIONAMENTO CORRENTE DE BOX
CULVERTS....................................................................14
3.MODELODEELEMENTOSFINITOSPARAAANLISE NO LINEAR DE PROBLEMAS
PLANOS..................................................21 3.1.
INTRODUO..................................................................................................................................21
3.2. DESCRIO DO MODELO NUMRICO
............................................................................................21
3.2.1. APRESENTAO DO
MODELO...........................................................................................................21
3.2.2. MODELAO DO FASEAMENTO
CONSTRUTIVO...................................................................................24
3.2.3. PARTICULARIDADES DAS REGIES
CRTICAS.....................................................................................25
3.3. RELAO CONSTITUTIVA DOS MATERIAIS APLICADOS NO MODELO NUMRICO
APLICADO......26 3.3.1.
GENERALIDADES.............................................................................................................................26
Anlise de passagens hidrulicas enterradas constitudas por Box
Culverts viii 3.3.2.
BETO...........................................................................................................................................
27 3.3.2.1. Beto
compresso.................................................................................................................
27 3.3.2.2. Beto
traco.........................................................................................................................
29 3.3.3. AO
..............................................................................................................................................
30 3.3.4.
SOLO.............................................................................................................................................
30 3.3.5.
INTERFACES...................................................................................................................................
32 3.3.5.1. Interfaces friccionais solo/beto
...............................................................................................
32 3.3.5.2. Interfaces elsticas
solo/solo....................................................................................................
33 3.4. VALIDAO/CALIBRAO DO MODELO NUMRICO
APLICADO................................................... 34
4.ESTUDOBASEPARAANLISEDOCOMPORTAMENTO ESTRUTURAL DE BOX
CULVERTS...............................................................
37 4.1.
INTRODUO.................................................................................................................................
37 4.1.1. IMPORTNCIA DO ESTUDO BASE
......................................................................................................
37 4.1.2. BOX CULVERT E CONDIES ENVOLVENTES ADAPTADOS PARA O ESTUDO
BASE................................ 37 4.1.2.1. Box Culvert
...............................................................................................................................
37 4.1.2.2.
Solo...........................................................................................................................................
39 4.1.2.3. Interfaces
..................................................................................................................................
40 4.1.3. JUSTIFICAO DA ADAPTAO DAS CONDIES
REFERIDAS.............................................................
40 4.2. RESULTADOS
NUMRICOS............................................................................................................
41 4.2.1. PARMETROS A
ANALISAR..............................................................................................................
41 4.2.1.1. Presses sobre a Box Culvert
..................................................................................................
41 4.2.1.2. Factores de redistribuio de presses sobre a Box
Culvert.................................................. 42
4.2.1.3. Factores de interaco sobre a Box
Culvert...........................................................................
43
4.2.1.4.Momento-flectorameiovo,diagramademomentosedeesforotransversosobrea
travessa superior
...................................................................................................................................
45 4.2.1.5. Momento-flector e esforo axial nos montantes
......................................................................
45 4.2.1.6. Tenses e extenses principais
...............................................................................................
46 4.2.1.7. Abertura de fendas
...................................................................................................................
46 4.2.1.8. Deformada da Box Culvert
.......................................................................................................
50 4.2.2. APRESENTAO DOS RESULTADOS
NUMRICOS...............................................................................
51 4.2.2.1. Travessa superior
.....................................................................................................................
52 4.2.2.2. Travessa inferior
.......................................................................................................................
55 4.2.2.3. Montantes
.................................................................................................................................
56 Anlise de passagens hidrulicas enterradas constitudas por Box
Culverts ix 4.2.2.4. Estado limite ltimo esmagamento do beto por
compresso ..............................................60 4.2.2.5.
Estado limite de servio abertura de fendas
..........................................................................65
4.3. INTERPRETAO DOS RESULTADOS
NUMRICOS........................................................................66
4.3.1. DISTRIBUIO DAS PRESSES SOBRE A BOX CULVERT
......................................................................66
4.3.2. ESTADO LIMITE
LTIMO....................................................................................................................72
4.3.3. ESTADO LIMITE DE
SERVIO.............................................................................................................79
4.4. CONCLUSES E CONSIDERAES SOBRE AS ANLISES PARAMTRICAS A
EFECTUAR ...........79 4.4.1.
CONCLUSES.................................................................................................................................79
4.4.2. CONSIDERAES SOBRE AS ANLISES PARAMTRICAS A EFECTUAR
..................................................80 5. ESTUDO
PARAMTRICO....................................................................................81
5.1.
INTRODUO..................................................................................................................................81
5.2. BREVE DESCRIO DAS ANLISES PARAMTRICAS
REALIZADAS..............................................82 5.3.
ANLISES PARAMTRICAS ASSOCIADAS VARIAO DAS CONDIES ENVOLVENTES DA
BOX CULVERT
................................................................................................................................................84
5.3.1. SOLO MENOS COMPACTO NA GLOBALIDADE A2
..............................................................................84
5.3.1.1. Descrio da anlise
paramtrica.............................................................................................84
5.3.1.2. Resultados
numricos...............................................................................................................86
5.3.1.3. Interpretao dos
resultados.....................................................................................................90
5.3.1.4. Consideraes finais
.................................................................................................................92
5.3.2. FUNDAO RGIDA A3
..................................................................................................................92
5.3.2.1. Descrio da anlise
paramtrica.............................................................................................92
5.3.2.2. Resultados
numricos...............................................................................................................92
5.3.2.3. Interpretao dos
resultados.....................................................................................................96
5.3.2.4. Consideraes finais
.................................................................................................................97
5.3.3. ATERRO LATERAL MAL COMPACTADO A4 (T2=1,4M)
......................................................................98
5.3.3.1. Descrio da anlise
paramtrica.............................................................................................98
5.3.3.2. Resultados
numricos...............................................................................................................98
5.3.3.3. Interpretao dos
resultados...................................................................................................102
5.3.3.4. Consideraes finais
...............................................................................................................103
5.3.4. ATERRO LATERAL MAL COMPACTADO A4 (T2=3M)
.......................................................................103
5.3.4.1. Descrio da anlise
paramtrica...........................................................................................103
5.3.4.2. Resultados
numricos.............................................................................................................103
Anlise de passagens hidrulicas enterradas constitudas por Box
Culverts x 5.3.4.3. Interpretao dos resultados
..................................................................................................
106 5.3.4.4. Consideraes finais
..............................................................................................................
107 5.4. ANLISES PARAMTRICAS ASSOCIADAS VARIAO DAS CARACTERSTICAS
MECNICAS DO
BETO..................................................................................................................................................
107 5.4.1. BETO ELSTICO
A1elastic...........................................................................................................
108 5.4.1.1. Descrio da anlise paramtrica
..........................................................................................
108 5.4.1.2. Resultados numricos
............................................................................................................
108 5.4.1.3. Interpretao dos resultados
..................................................................................................
112 5.4.1.4. Consideraes finais
..............................................................................................................
113 5.4.2. BETO CLASSE C44/55
A6........................................................................................................
113 5.4.2.1. Descrio da anlise paramtrica
..........................................................................................
113 5.4.2.2. Resultados numricos
............................................................................................................
113 5.4.2.3. Interpretao dos resultados
..................................................................................................
117 5.4.2.4. Consideraes finais
..............................................................................................................
118 5.4.3. BETO COM ENERGIA DE FRACTURA COMPRESSO, GC, DUPLICADA
A7.................................... 118 5.4.3.1. Descrio da
anlise paramtrica
..........................................................................................
118 5.4.3.2. Resultados numricos
............................................................................................................
119 5.4.3.3. Interpretao dos resultados
..................................................................................................
122 5.4.3.4. Consideraes finais
..............................................................................................................
122 5.4.4. BETO COM ENERGIA DE FRACTURA COMPRESSO, GC,
QUADRUPLICADA A7 (4xGC) ............... 123 5.4.4.1. Descrio da
anlise paramtrica
..........................................................................................
123 5.4.4.2. Resultados numricos
............................................................................................................
123 5.4.4.3. Interpretao dos resultados
..................................................................................................
128 5.4.4.4. Consideraes finais
..............................................................................................................
131 5.5.ANLISESPARAMTRICASASSOCIADASVARIAODASREASDEARMADURASDABOX
CULVERT..............................................................................................................................................
131 5.5.1. REDUO DE 50% DA ARMADURA DE FLEXO DAS TRAVESSAS DA BOX
CULVERT A5..................... 132 5.5.1.1. Descrio da anlise
paramtrica
..........................................................................................
132 5.5.1.2. Resultados numricos
............................................................................................................
132 5.5.1.3. Interpretao dos resultados
..................................................................................................
136 5.5.1.4. Consideraes finais
..............................................................................................................
138 5.5.2. AUMENTO DE 40% DAS ARMADURAS DOS MONTANTES DA BOX
CULVERT A8................................. 138 5.5.2.1. Descrio da
anlise paramtrica
..........................................................................................
138 5.5.2.2. Resultados numricos
............................................................................................................
138 Anlise de passagens hidrulicas enterradas constitudas por Box
Culverts xi 5.5.2.3. Interpretao dos
resultados...................................................................................................143
5.5.2.4. Consideraes finais
...............................................................................................................145
5.6. ANLISES PARAMTRICAS ASSOCIADAS ALTERAO DA GEOMETRIA DA BOX
CULVERT...145 5.6.1. ROTAO DE 90 DA BOX CULVERT
A9........................................................................................145
5.6.1.1. Descrio da anlise
paramtrica...........................................................................................145
5.6.1.2. Resultados
numricos.............................................................................................................146
5.6.1.3. Interpretao dos
resultados...................................................................................................152
5.6.1.4. Consideraes finais
...............................................................................................................154
5.6.2. MONTANTES MAIS ESPESSOS (0.2M) A10
....................................................................................154
5.6.2.1. Descrio da anlise
paramtrica...........................................................................................154
5.6.2.2. Resultados
numricos.............................................................................................................154
5.6.2.3. Interpretao dos
resultados...................................................................................................158
5.6.2.4. Consideraes finais
...............................................................................................................159
6. ANLISE
COMPARATIVA.................................................................................161
6.1. CONSIDERAES
INICIAIS...........................................................................................................161
6.2. COMPARAO ENTRE AS ANLISES PARAMTRICAS EFECTUADAS
........................................161 6.2.1. ANLISE
COMPARATIVA RELATIVA DISTRIBUIO DE PRESSES SOBRE A BOX
CULVERT..................162 6.2.2. ANLISE COMPARATIVA RELATIVA AO
ESTADO LIMITE
LTIMO...........................................................166
6.2.3. ANLISE COMPARATIVA RELATIVA AO ESTADO LIMITE DE
SERVIO....................................................167 6.3.
COMPARAO COM CONSIDERAES PROPOSTAS PELA
AASHTO..........................................168 6.4. COMPARAO
COM RESULTADOS DE ESTUDOS ANTERIORES
.................................................174 6.4.1. ESTUDO
DESENVOLVIDO SOBRE BOX CULVERT DA SRIE L DA MAPREL PARA H=9.5M
....................174 6.4.2. ESTUDOS DESENVOLVIDOS COM BASE EM
MODELOS NO LINEARES ELSTICOS DO SOLO..................177 6.5.
ALARGAMENTO DO CAMPO DE ESTUDO DAS SOLUES APARENTEMENTE
VANTAJOSAS....183 6.5.1. ANLISE A4 (T2=1.4M) +
A5.........................................................................................................184
6.5.2. Anlise A4 (T2=1.4m) + A9
........................................................................................................184
6.6. AVALIAO DA SEGURANA AOS ESTADOS LIMITES DE SERVIO E LTIMO EM
BOX
CULVERTS..............................................................................................................................................................193
6.6.1. PERSPECTIVA ADOPTADA PELA EMPRESA
BETAFIEL.........................................................................193
6.6.2.PERSPECTIVASUGERIDANOPRESENTETRABALHOPARAAAVALIAODASEGURANAAOESTADO
LIMITE LTIMO TENDO EM CONTA A ANLISE NO LINEAR
APLICADA...........................................................194
6.6.2.1. Solo encarado apenas como uma carga permanente
............................................................194
6.6.2.2. Solo encarado tambm com propriedades
resistentes...........................................................195
Anlise de passagens hidrulicas enterradas constitudas por Box
Culverts xii
6.6.3.PERSPECTIVASUGERIDANOPRESENTETRABALHOPARAAAVALIAODASEGURANAAOESTADO
LIMITE DE SERVIO TENDO EM CONTA A ANLISE NO LINEAR
APLICADA..................................................... 196
6.6.4. APLICAO DOS PROCEDIMENTOS SUGERIDOS E RESPECTIVA
INTERPRETAO............................... 196
7.CONCLUSESESUGESTESPARAFUTUROS
DESENVOLVIMENTOS...............................................................................................
199 7.1. OBSERVAES
FINAIS................................................................................................................
199 7.2.
CONCLUSES..............................................................................................................................
200 7.3. SUGESTES PARA DESENVOLVIMENTOS
FUTUROS.................................................................
206 Anlise de passagens hidrulicas enterradas constitudas por Box
Culverts xiii NDICE DE FIGURAS
2.ENQUADRAMENTOCONSTRUTIVOEESTRUTURALDE BOX CULVERTS Fig.2.1
Passagem hidrulica materializada por Box
Culverts...............................................................5
Fig.2.2 Vrias classes de instalao de Box Culverts
..........................................................................6
Fig.2.3 Classificao de Box
Culverts...................................................................................................7
Fig.2.4 Topologia das BCs da
BETAFIEL............................................................................................8
Fig.2.5 Topologia das BCs da MAPREL
..............................................................................................8
Fig.2.6 Vala aberta para o assentamento de
BCs...............................................................................9
Fig.2.7 Execuo de aterros: a) laterais; b) superior
..........................................................................10
Fig.2.8 Processo de redistribuio de cargas nas obras de
Bcs.......................................................11
Fig.2.9 Transferncia de presses entre um sistema solo/estrutura: a)
Efeito de arco negativo, tpico em instalaes em aterro; b) Efeito de
arco positivo, tpico em instalaes em
vala............................12
Fig.2.10Elementosrgidosdispostosnasregiesqueseparamblocoscomdiferentes
caractersticas de
deformabilidade.........................................................................................................13
Fig.2.11ProcessoderedistribuiodecargasnasobrasconstitudasporBCscomtravessas
substancialmente flexveis
.....................................................................................................................13
Fig.2.12Redistribuiodecargasparaosaterroslateraiscomrecursocolocaodematerial
muito compressvel sobre a travessa da
BC..........................................................................................14
Fig.2.13 Modos de rotura observados em BCs sob alturas elevadas de
aterro: a) corte na travessa; b) esmagamento do beto na face
interior do montante; c) flexo a
vo..........................................15 Fig.2.14 Processo
simplificado de anlise que considera a BC sujeita a um carregamento
simtrico e constante Processo
1.......................................................................................................................16
Fig.2.15 Modelao da estrutura da BC como um prtico suportado em
apoios elsticos Processo
2..............................................................................................................................................................17
Fig.2.16ModelaodaestruturadaBCcomoumprticosuportadoemapoioselsticos,coma
acosobreatravessasuperiorconsideradaigualaopesodacolunadeaterroagravadaporum
factor k Processo
3..............................................................................................................................17
Fig.2.17 Modelo simplificado de clculo proposto por Sang (2000)
Processo4..............................18 3. MODELO DE ELEMENTOS
FINITOS PARA A ANLISE NO LINEAR DE PROBLEMAS PLANOS Fig.3.1 Diviso
das terras envolventes
BC......................................................................................22
Anlise de passagens hidrulicas enterradas constitudas por Box
Culverts xiv Fig.3.2 Vista geral da malha de elementos finitos
aplicada
............................................................... 23
Fig.3.3 Detalhe da malha de elementos finitos aplicada na zona da
BC........................................... 23 Fig.3.4 Modelao de
uma camada de
aterro....................................................................................
24 Fig.3.5 Pormenor dos elementos de interfaces que identificam os
cantos de BCs.......................... 25 Fig.3.6 Pormenor da
discretizao da regio dos cantos
adoptada.................................................. 26
Fig.3.7 Curva parablica de compresso do
beto............................................................................
27 Fig.3.8 Critrios de rotura, comparao
ilustrativa.............................................................................
29 Fig.3.9 Diagrama de amolecimento linear do beto em
traco........................................................ 29
Fig.3.10 Reteno da rigidez ao corte
constante...............................................................................
30 Fig.3.11 Representao geomtrica da superfcie de cedncia de
Mohr-Coulomb.......................... 31
Fig.3.12RepresentaogeomtricadasuperfciedecednciadeMohr-Coulombnocaso
bidimensional
.........................................................................................................................................
32 Fig.3.13 Esquema ilustrativo do posicionamento das clulas de
carga............................................. 34 Fig.3.14
Esquema ilustrativo do posicionamento dos extensmetros
............................................... 34 Fig.3.15 Aspecto
global das clulas de
carga....................................................................................
34 4. ESTUDO BASE PARA ANLISE DO COMPORTAMENTO ESTRUTURAL DE BOX
CULVERTS Fig.4.1 Geometria da BC 2x2 da
BETAFIEL......................................................................................
38 Fig.4.2 Geometria e detalhe de armaduras da BC2-10 por metro de
desenvolvimento.................... 38 Fig.4.3 Geometria e
armaduras da BC da
MAPREL..........................................................................
41 Fig.4.4 Figura exemplificativa dos pontos de Gauss
utilizados..........................................................
42 Fig.4.5 Representao da seco aonde foram determinados N e
M............................................... 46 Fig.4.6
Representao grfica dos critrios de cedncia para o
beto............................................. 48 Fig.4.7 Seco
efectiva de beto traccionado para uma Laje
........................................................... 50
Fig.4.8 Presses verticais, y, sobre a travessa superior para o
estudo base A1............................. 52
Fig.4.9Factoresderedistribuiodaspressesverticaissobreatravessasuperior,Frtsup,paraA1
...............................................................................................................................................................
52
Fig.4.10Evoluodofactordeinteraco,Fisup,sobreatravessasuperiorparaoestudobaseA1...............................................................................................................................................................
53
Fig.4.11Evoluodofactorderedistribuiodapressoverticalsobretrssecesdistintasda
travessa superior, Frt0vo, Frt1/4vo, Frt1/2vo, do factor de
interaco sobre a travessa superior, Fisup, e do momento-flector a
meio vo da travessa superior, M1/2vo, para o estudo base
A1.............................. 53 Fig.4.12 Diagrama do esforo
transverso sobre a travessa superior, V, para o estudo base
A1...... 54 Anlise de passagens hidrulicas enterradas constitudas
por Box Culverts xv Fig.4.13 Diagrama de momento flector sobre a
travessa superior, M, para o estudo base A1 .........54 Fig.4.14
Presses verticais, y, sobre a travessa inferior para o estudo base
A1 .............................55
Fig.4.15Factoresderedistribuiodaspressesverticaissobreatravessainferior,Frtinf,paraA1................................................................................................................................................................55
Fig.4.16 Evoluo do factor de interaco sobre a travessa inferior,
Fiinf, para o estudo base A1....56 Fig.4.17 Presses horizontais, x,
sobre o montante para o estudo base
A1....................................56 Fig.4.18 Factores de
redistribuio das presses horizontais sobre o montante, Frtmont,
para A1.....57 Fig.4.19 Evoluo do factor de interaco sobre o
montante, Fimont, para o estudo base A1............57 Fig.4.20
Evoluo dos factores de interaco sobre as travessas e montante para
o estudo base A1
................................................................................................................................................................58
Fig.4.21Evoluodomomento,M,nasecodomontanteindicadanaFigura4.5,comaaltura
crescente de aterro, para o estudo base
A1..........................................................................................58
Fig.4.22Diagramadastensesprincipais,1-2,
relativoaumestadodecompressobiaxialno ponto P indicado na Figura
4.5.
.............................................................................................................58
Fig.4.23 Diagrama Extenso/Tenso principais, 2-2, relativo a um
estado de compresso biaxial no ponto P indicado na Figura 4.5.
.............................................................................................................60
Fig.4.24Evoluodatensoeextensoprincipalmnima,2(Pa)e2,nopontoPindicadona
Figura 4.5.
..............................................................................................................................................61
Fig.4.25DeformadadaBCnarotura(50x)aos27mparaoestudobaseA1erespectivomapade
tenses e extenses principais mnimas: a) 2 (Pa); b)
2.....................................................................62
Fig.4.26DeformadadaBCnarotura(50x)aos43mparaoestudobaseA1erespectivomapade
tenses e extenses principais mnimas: a) 2 (Pa); b)
2.....................................................................62
Fig.4.27 Deformada da armadura da BC na rotura (50x) aos 43 metros
de aterro e respectivo mapa de tenses e extenses principais: a) 1
(Pa); b) 2 (Pa); c) 1; d)
2....................................................63 Fig.4.28
Mapa de extenses e tenses principais mnimas no solo aos 43 m de
aterro: a) 2; b) 3 (Pa)
.........................................................................................................................................................64
Fig.4.29 Mapa de extenses e tenses principais mximas no solo aos 43
m de aterro: a) 1; b) 1 (Pa)
.........................................................................................................................................................65
Fig.4.30a)Mapadeextensesplsticasprincipaismnimasp2;b)Superfciedeplastificaono
solo aos 43m de
aterro...........................................................................................................................65
Fig.4.31DeformadadaBC(50x)erespectivopadrodefendilhaoparaasseguintesalturasde
aterro: a) h = 10m, Wk = 0,0764 mm; b) h = 15m, Wk = 0,104
mm........................................................65
Fig.4.32 Mecanismo de migrao de presses em torno de uma
BC................................................67
Fig.4.33DeformadadaBC(x50)paraumaalturadeaterrode43merespectivadistribuiode
presses horizontais sobre o montante para o estudo base
A1............................................................70
Fig.4.34Factoresderedistribuioepresseshorizontaissobreosmontantesparaumaalturade
aterrode1metroecorrelaodosmesmoscomacolocaodascamadasdeaterrolateralparao
estudo base
A1.......................................................................................................................................71
Anlise de passagens hidrulicas enterradas constitudas por Box
Culverts xvi Fig.4.35 Estado de tenso no solo num ponto situado na
superfcie de plastificao aos 43 metros de altura de aterro para o
estudo base A1 e respectiva envolvente de rotura de Mohr-Coulomb
....... 72 Fig.4.36 Compresso biaxial no ponto P ilustrado na
Figura 4.5. e respectivos critrios de rotura.. 73
Fig.4.37Rtulasplsticasgeradaspeloesmagamentodobetoaos43metrosdealturadeaterro
para o estudo base
A1...........................................................................................................................
76 Fig.4.38 Verificao ao corte das travessas
......................................................................................
78 5. ESTUDO PARAMTRICO Fig.5.1 Representao das interfaces no
modelo numrico
adoptado.............................................. 84
Fig.5.2Diferentescenriosparaascondiesenvolventesparacadaumadasanlises
paramtricas
..........................................................................................................................................
85
Fig.5.3Factoresderedistribuiodaspressesverticaissobreatravessasuperior,Frtsup,paraA2
...............................................................................................................................................................
86
Fig.5.4Evoluodofactorderedistribuiodapressoverticalsobretrssecesdistintasda
travessasuperior,Frt0vo,Frt1/4vo,Frt1/2vo,dofactordeinteracosobreatravessasuperior,Fisup,e
do momento-flector a meio vo da travessa superior, M1/2vo, para a
anlise A2................................. 87 Fig.5.5 Factores de
redistribuio das presses horizontais sobre o montante, Frtmont,
para A2...... 87 Fig.5.6 Evoluo dos factores de interaco sobre as
travessas e montante para a anlise A2...... 88
Fig.5.7Evoluodomomento,M,nasecodomontanteindicadanaFigura4.5.,comaaltura
crescente de aterro, para a anlise
A2..................................................................................................
88 Fig.5.8 Deformada da BC na rotura (50x) aos 36m para a anlise A2
e respectivo mapa de tenses e extenses principais mnimas: a) 2
(Pa); b) 2
................................................................................
89 Fig.5.9 Deformada da armadura da BC na rotura (50x) aos 36
metros de aterro e respectivo mapa de tenses principais: a) 1; b)
2........................................................................................................
89
Fig.5.10DeformadadaBC(50x)erespectivopadrodefendilhaoparaasseguintesalturasde
aterro: a) h = 10m, Wk = 0,090 mm; b) h = 15m, Wk = 0,132
mm........................................................ 90
Fig.5.11 Factores de redistribuio das presses verticais sobre a
travessa superior, Frtsup, para
A3...............................................................................................................................................................
92
Fig.5.12Evoluodofactorderedistribuiodapressoverticalsobretrssecesdistintasda
travessasuperior,Frt0vo,Frt1/4vo,Frt1/2vo,dofactordeinteracosobreatravessasuperior,Fisup,e
do momento-flector a meio vo da travessa superior, M1/2vo, para a
anlise A3................................. 93
Fig.5.13Factoresderedistribuiodaspressesverticaissobreatravessainferior,Frtinf,paraA3...............................................................................................................................................................
93
Fig.5.14Factoresderedistribuiodaspresseshorizontaissobreomontante,Frtmont,paraA3
...............................................................................................................................................................
94
Fig.5.15EvoluodosfactoresdeinteracosobreastravessasemontanteparaaanliseA3
...............................................................................................................................................................
94 Anlise de passagens hidrulicas enterradas constitudas por Box
Culverts xvii
Fig.5.16Evoluodomomento,M,nasecodomontanteindicadanaFigura4.5.,comaaltura
crescente de aterro, para a anlise A3
..................................................................................................95
Fig.5.17DeformadadaBC(a)edaarmadura(b)narotura(50x)aos35mparaaanliseA3e
respectivo mapa de tenses principais: a) 2 (Pa); b) 1 (Pa)
.............................................................95
Fig.5.18DeformadadaBC(50x)erespectivopadrodefendilhaoparaasseguintesalturasde
aterro: a) h = 10m, Wk = 0,082 mm; b) h = 15m, Wk = 0,120
mm........................................................96
Fig.5.19 Factores de redistribuio das presses verticais sobre a
travessa superior, Frtsup, para A4
(T2=1,4m)...............................................................................................................................................98
Fig.5.20Evoluodofactorderedistribuiodapressoverticalsobretrssecesdistintasda
travessasuperior,Frt0vo,Frt1/4vo,Frt1/2vo,dofactordeinteracosobreatravessasuperior,Fisup,e
do momento-flector a meio vo da travessa superior, M1/2vo, para a
anlise A4 (T2 =1,4m)...............99 Fig.5.21 Factores de
redistribuio das presses horizontais sobre o montante, Frtmont,
para A4 (T2 =1,4m)
....................................................................................................................................................99
Fig.5.22EvoluodosfactoresdeinteracosobreastravessasemontantesparaaanliseA4
(T2=
1,4m)............................................................................................................................................100
Fig.5.23Evoluodomomento,M,nasecodomontanteindicadanaFigura4.5.,comaaltura
crescente de aterro, para a anlise A4 (T2 =1,4m)
.............................................................................100
Fig.5.24DeformadadaBC(a)edaarmadura(b)narotura(50x)aos39mparaaanliseA4(T2
=1,4m) e respectivo mapa de tenses principais: a) 2 (Pa); b) 1 (Pa)
............................................101
Fig.5.25DeformadadaBC(50x)erespectivopadrodefendilhaoparaasseguintesalturasde
aterro: a) h = 10m, Wk = 0,100 mm; b) h = 15m, Wk = 0,139
mm......................................................101
Fig.5.26Evoluodofactorderedistribuiodapressoverticalsobretrssecesdistintasda
travessasuperior,Frt0vo,Frt1/4vo,Frt1/2vo,dofactordeinteracosobreatravessasuperior,Fisup,e
do momento-flector a meio vo da travessa superior, M1/2vo, para a
anlise A4 (T2 =3m)................104
Fig.5.27EvoluodosfactoresdeinteracosobreastravessasemontantesparaaanliseA4
(T2= 3m)
...............................................................................................................................................104
Fig.5.28Evoluodomomento,M,nasecodomontanteindicadanaFigura4.5.,comaaltura
crescente de aterro, para a anlise A4 (T2 =3m)
................................................................................105
Fig.5.29DeformadadaBCedaarmaduranarotura(50x)aos36mparaaanliseA4(T2=3m)e
respectivo mapa de tenses principais: a) 2 (Pa); b) 1 (Pa)
...........................................................105
Fig.5.30DeformadadaBC(50x)erespectivopadrodefendilhaoparaasseguintesalturasde
aterro: a) h = 10m, Wk = 0,109 mm; b) h = 15m, Wk = 0,157
mm......................................................106
Fig.5.31Factoresderedistribuiodaspressesverticaissobreatravessasuperior,Frtsup,para
A1elastic...................................................................................................................................................108
Fig.5.32Evoluodofactorderedistribuiodapressoverticalsobretrssecesdistintasda
travessasuperior,Frt0vo,Frt1/4vo,Frt1/2vo,dofactordeinteracosobreatravessasuperior,Fisup,e
do momento-flector a meio vo da travessa superior, M1/2vo, para a
anlise A1elastic.........................109 Fig.5.33 Factores de
redistribuio das presses horizontais sobre o montante, Frtmont,
para
A1elastic..............................................................................................................................................................109
Anlise de passagens hidrulicas enterradas constitudas por Box
Culverts xviii Fig.5.34 Evoluo dos factores de interaco sobre as
travessas e montantes para a anlise
A1elastic.............................................................................................................................................................
110 Fig.5.35 Deformada da BC (50x) para a anlise A1elastic para
diferentes alturas de aterro: a) 43m; b)
112m....................................................................................................................................................
110 Fig.5.36 Mapa de extenses plsticas principais mnimas, P3, no
solo aos 98 m de aterro.......... 111 Fig.5.37 Superfcie de
plastificao (P3) do solo aos 98 m de
aterro............................................. 111
Fig.5.38Evoluodofactorderedistribuiodapressoverticalsobretrssecesdistintasda
travessasuperior,Frt0vo,Frt1/4vo,Frt1/2vo,dofactordeinteracosobreatravessasuperior,Fisup,e
do momento-flector a meio vo da travessa superior, M1/2vo, para a
anlise A6............................... 114
Fig.5.39Factoresderedistribuiodaspressesverticaissobreatravessainferior,Frinf,paraA6
.............................................................................................................................................................
114
Fig.5.40Factoresderedistribuiodaspresseshorizontaissobreomontante,Frtmont,paraA6
.............................................................................................................................................................
115
Fig.5.41EvoluodosfactoresdeinteracosobreastravessasemontantesparaaanliseA6
.............................................................................................................................................................
115
Fig.5.42Evoluodomomento,M,nasecodomontanteindicadanaFigura4.5.,comaaltura
crescente de aterro, para a anlise
A6................................................................................................
116
Fig.5.43DeformadadaBC(50x)erespectivopadrodefendilhaoparaasseguintesalturasde
aterro: a) h = 10m, Wk = 0,075 mm; b) h = 15m, Wk = 0,095
mm...................................................... 116
Fig.5.44 Relaes tenses-extenses para beto
cintado/confinado.............................................. 118
Fig.5.45Evoluodofactorderedistribuiodapressoverticalsobretrssecesdistintasda
travessasuperior,Frt0vo,Frt1/4vo,Frt1/2vo,dofactordeinteracosobreatravessasuperior,Fisup,e
do momento-flector a meio vo da travessa superior, M1/2vo, para a
anlise A7............................... 119
Fig.5.46EvoluodosfactoresdeinteracosobreastravessasemontantesparaaanliseA7.............................................................................................................................................................
120
Fig.5.47Evoluodomomento,M,nasecodomontanteindicadanaFigura4.5.,comaaltura
crescente de aterro, para a anlise
A7................................................................................................
120 Fig.5.48 Diagrama Extenso/Tenso principais, 2-2, relativo a um
estadode compresso biaxial no ponto P indicado na Figura
4.5.......................................................................................................
121 Fig.5.49 Deformada da armadura da BC na rotura (50x) aos 54
metros de aterro e respectivo mapa de tenses principais: a) 1; b)
2......................................................................................................
121 Fig.5.50 Factores de redistribuio das presses verticais sobre a
travessa superior, Frsup, para A7 (4xGC)
.................................................................................................................................................
123
Fig.5.51Evoluodofactorderedistribuiodapressoverticalsobretrssecesdistintasda
travessasuperior,Frt0vo,Frt1/4vo,Frt1/2vo,dofactordeinteracosobreatravessasuperior,Fisup,e
do momento-flector a meio vo da travessa superior, M1/2vo, para a
anlise A7 (4xGC) .................. 124
Fig.5.52EvoluodosfactoresdeinteracosobreastravessasemontantesparaaanliseA7
(4xGC)
.................................................................................................................................................
124 Anlise de passagens hidrulicas enterradas constitudas por Box
Culverts xix
Fig.5.53Evoluodomomento,M,nasecodomontanteindicadanaFigura4.5.,comaaltura
crescente de aterro, para a anlise A7
(4xGC)....................................................................................125
Fig.5.54 Diagrama Extenso/Tenso principais, 2-2, relativo a um
estadode compresso biaxial no ponto P indicado na Figura 4.5.
......................................................................................................125
Fig.5.55 Diagrama Extenso/Tenso principais, 2-2, relativo a um
estadode compresso biaxial no ponto R indicado na seguinte Figura
5.56.
.....................................................................................125
Fig.5.56RepresentaodopontodeGaussR,sujeitosmaiorescompressesnatravessa
superior.................................................................................................................................................126
Fig.5.57 Mapa de tenses e extenses principais mnimas aos 71 metros
na BC: a) 2 (Pa); b)
2..............................................................................................................................................................124
Fig.5.58 Mapa de tenses principais mnimas aos 71 metros nas
armaduras: a) 1 (Pa); b) 2 (Pa)
..............................................................................................................................................................127
Fig.5.59 Deformada da BC (50x) para diferentes alturas de aterro:
a) 63m; b)71m........................127
Fig.5.60Evoluodofactorderedistribuiodapressoverticalsobreomeiovodatravessa
superior, Frt1/2vo, do factor de interaco sobre a travessa
superior, Fisup, e do momento-flector a meio vo da travessa
superior, M1/2vo, para a anlise A7 (4xGC)
...............................................................129
Fig.5.61 Mecanismo de colapso do sistema solo/BC para a anlise A7
(4xGC) .............................130 Fig.5.62 Factores de
redistribuio das presses verticais sobre a travessa superior,
Frsup, para A5
..............................................................................................................................................................132
Fig.5.63Factoresderedistribuiodaspresseshorizontaissobreosmontantes,Frmont,paraA5
..............................................................................................................................................................133
Fig.5.64Evoluodofactorderedistribuiodapressoverticalsobretrssecesdistintasda
travessasuperior,Frt0vo,Frt1/4vo,Frt1/2vo,dofactordeinteracosobreatravessasuperior,Fisup,e
do momento-flector a meio vo da travessa superior, M1/2vo, para a
anlise A5................................133
Fig.5.65EvoluodosfactoresdeinteracosobreastravessasemontantesparaaanliseA5..............................................................................................................................................................134
Fig.5.66Evoluodomomento,M,nasecodomontanteindicadanaFigura4.5.,comaaltura
crescente de aterro, para a anlise A5
................................................................................................134
Fig.5.67Mapadetensesprincipaisaos42metros,correspondenteaoiniciodaplastificaodas
armaduras: a) 1 (Pa); b) 2
(Pa)........................................................................................................135
Fig.5.68DeformadadaBC(50x)erespectivopadrodefendilhaoparaasseguintesalturasde
aterro: a) h = 10m, Wk = 0,135 mm; b) h = 15m, Wk = 0,157
mm......................................................135
Fig.5.69Evoluodomomento-flectorameiovodatravessasuperior,M1/2vo,paraaanliseA5..............................................................................................................................................................137
Fig.5.70 Factores de redistribuio das presses verticais sobre a
travessa superior, Frsup, para A8
..............................................................................................................................................................139
Fig.5.71Evoluodofactorderedistribuiodapressoverticalsobretrssecesdistintasda
travessasuperior,Frt0vo,Frt1/4vo,Frt1/2vo,dofactordeinteracosobreatravessasuperior,Fisup,e
do momento-flector a meio vo da travessa superior, M1/2vo, para a
anlise A8................................139 Anlise de passagens
hidrulicas enterradas constitudas por Box Culverts xx
Fig.5.72Factoresderedistribuiodaspresseshorizontaissobreosmontantes,Frmont,paraA8.
............................................................................................................................................................
140
Fig.5.73EvoluodosfactoresdeinteracosobreastravessasemontantesparaaanliseA8
.
............................................................................................................................................................
140
Fig.4.74Evoluodofactordeinteraco,Fisup,sobreatravessasuperiorparaoestudobaseA8.............................................................................................................................................................
140
Fig.5.75Evoluodomomento,M,nasecoS-SdomontanteindicadanaFigura4.5.edo
momento a meio vo da travessa superior, M1/2vo, com a altura
crescente de aterro, para a anlise A8
.............................................................................................................................................................
140 Fig.5.76 Mapa de tenses principais da BC e das armaduras aos
46m para a anlise A8: a) 2 (Pa); b) 2
(Pa).............................................................................................................................................
142 Fig.5.77 Mapa de tenses principais da BC e das armaduras aos
58m para a anlise A8: a) 2 (Pa); b) 1
(Pa).............................................................................................................................................
142
Fig.5.78Evoluodofactorderedistribuiodapressoverticalsobreomeiovodatravessa
superior, Frt1/2vo, do factor de interaco sobre a travessa
superior, Fisup, do momento-flector a meio vo da travessa superior,
M1/2vo, e do momento, M, na seco S-S dos montantes para a anlise A8
.............................................................................................................................................................
144 Fig.5.79 Factores de redistribuio das presses verticais sobre a
travessa superior, Frsup, para A9
.............................................................................................................................................................
146
Fig.5.80Evoluodofactorderedistribuiodapressoverticalsobretrssecesdistintasda
travessasuperior,Frt0vo,Frt1/4vo,Frt1/2vo,dofactordeinteracosobreatravessasuperior,Fisup,e
do momento-flector a meio vo da travessa superior, M1/2vo, para a
anlise A9............................... 147
Fig.5.81Factoresderedistribuiodaspresseshorizontaissobreosmontantes,Frmont,paraA9
.............................................................................................................................................................
147
Fig.5.82EvoluodosfactoresdeinteracosobreastravessasemontantesparaaanliseA9.............................................................................................................................................................
148
Fig.5.83Evoluodomomento,M,nasecoS-SdomontanteindicadanaFigura4.5.,do
momento,M,dasecoS-SdomontantenazonainferiorcorrespondenteaS-Sedomomento,
M1/2vo, a meio vo travessa superior com a altura crescente de
aterro, para a anlise A9............... 148 Fig.5.84 Evoluo da
tenso e extenso principal mnima, 2 (Pa) e 2
........................................ 149
Fig.5.85Mapadetensesprincipaisaos46metros,correspondenteaoiniciodaplastificaodas
armaduras exteriores dos montantes: a) 1 (Pa); b) 2 (Pa)
............................................................. 150
Fig.5.86Mapadetensesprincipaisaos55metros,correspondenteaoiniciodaplastificaodas
armaduras de flexo das travessas: a) 1 (Pa); b) 2 (Pa)
................................................................
150 Fig.5.87 Deformada da BC (50x) e respectivo mapa de tenses e
extenses principais mnimas, 2 (Pa), para diferentes alturas de
aterro: a) 55m; b)
60m......................................................................
151
Fig.5.88DeformadadaBC(50x)erespectivopadrodefendilhaoparaasseguintesalturasde
aterro:a) h = 10m, Wk = 0,111 mm; b) h = 15m, Wk = 0,143 mm, Wk *
=0,215 mm, Wk ** =0,178
mm.......................................................................................................................................................
151 Anlise de passagens hidrulicas enterradas constitudas por Box
Culverts xxi Fig.5.89 Factores de redistribuio das presses
verticais sobre a travessa superior, Frsup, para A10
..............................................................................................................................................................155
Fig.5.90Evoluodofactorderedistribuiodapressoverticalsobretrssecesdistintasda
travessasuperior,Frt0vo,Frt1/4vo,Frt1/2vo,dofactordeinteracosobreatravessasuperior,Fisup,e
do momento-flector a meio vo da travessa superior, M1/2vo, para a
anlise A10..............................155
Fig.5.91EvoluodosfactoresdeinteracosobreastravessasemontantesparaaanliseA10..............................................................................................................................................................156
Fig.5.92 Evoluo do momento, M, na seco S-S do montante indicada na
Figura 4.5. com a altura crescente de aterro, para a anlise A10
..............................................................................................156
Fig.5.93Mapadetensesprincipaisaos59metros,correspondenteaoestadolimiteltimodo
sistema: a) 1 (Pa); b) 2
(Pa).............................................................................................................157
Fig.5.94 Deformada da BC (50x) e respectivo mapa de tenses e
extenses principais mnimas, 2 (Pa), para diferentes alturas de
aterro: a) 58m; b)
59m.......................................................................157
Fig.5.95DeformadadaBC(50x)erespectivopadrodefendilhaoparaasseguintesalturasde
aterro: a) h = 10m, Wk = 0,070 mm; b) h = 15m, Wk = 0,094
mm......................................................158 6.
ANLISE COMPARATIVA
Fig.6.1Factoresderedistribuiodaspressesverticaissobreatravessasuperior,Frtsup,para
h=10m...................................................................................................................................................163
Fig.6.2 Factores de redistribuio das presses verticais sobre a
travessa inferior, Frtinf, para
h=10m..............................................................................................................................................................163
Fig.6.3 Factores de redistribuio das presses horizontais sobre os
montantes, Frtmont, para
h=10m..............................................................................................................................................................164
Fig.6.4 Evoluo do factor de interaco sobre a travessa superior,
Fisup.......................................164 Fig.6.5 Evoluo do
factor de interaco sobre a travessa inferior,
Fiinf..........................................165 Fig.6.6 Evoluo
do factor de interaco sobre os montantes,
Fimont...............................................165 Fig.6.7
Evoluo do momento-flector, M, para a seco S-S dos
montantes..................................167 Fig.6.8 Evoluo do
factor de interaco sobre a travessa superior
................................................171 Fig.6.9 Evoluo
do factor de interaco sobre os
montantes.........................................................172
Fig.6.10 Evoluo do factor de interaco sobre a travessa inferior
................................................173 Fig.6.11 Evoluo
do factor de interaco, Fe, para a BC da MAPREL
..........................................175 Fig.6.12 Presses
verticais sobre a travessa superior: a) para a BC da MAPREL,
h=9,5m; b) para a BC da BETAFIEL,
h=10m....................................................................................................................176
Fig.6.13 Presses horizontais sobre o montante: a) para a BC da
MAPREL,h=9,5m; b) para a BC da BETAFIEL,
h=10m..........................................................................................................................176
Fig.6.14 Esquema do modelo de elementos finitos adoptado por Kang
et al ..................................177 Anlise de passagens
hidrulicas enterradas constitudas por Box Culverts xxii Fig.6.15
Comparao dos factores de interaco sobre travessas superiores
propostos por diversos autores e obtidos no presente trabalho para
fundaes
elsticas...................................................... 180
Fig.6.16 Comparao dos factores de interaco sobre travessas
inferiores propostos por diversos autores e obtidos no presente
trabalho para fundaes
elsticas...................................................... 180
Fig.6.17Avaliaodaconvergnciadosfactoresdeinteracosobreastravessaspropostospor
Kang et al. e obtidos no presente trabalho para fundaes
elsticas................................................. 182
Fig.6.18Factoresderedistribuiodaspressesverticaissobreatravessasuperior,Frtsup,para
h=10m..................................................................................................................................................
184
Fig.6.19Factoresderedistribuiodaspresseshorizontaissobreosmontantes,Frtmont,para
h=10m..................................................................................................................................................
184 Fig.6.20 Evoluo do factor de interaco sobre as travessas, Fisup
e Fiinf, e montantes, Fimont..... 185
Fig.6.21Evoluodofactorderedistribuiodapressoverticalsobretrssecesdistintasda
travessasuperior,Frt0vo,Frt1/4vo,Frt1/2vo,dofactordeinteracosobreatravessasuperior,Fisup,e
do momento-flector a meio vo da travessa superior,
M1/2vo.............................................................
185
Fig.6.22Evoluodomomento,M,nasecoS-SdomontanteindicadanaFigura4.5.,coma
altura crescente de
aterro....................................................................................................................
186
Fig.6.23DeformadadaBCedaarmadura(50x)aos33m,correspondentesaoinciode
plastificao das armaduras de flexo das travessas, e respectivo mapa
de tenses principais: a) 2 (Pa); b) 1
(Pa)....................................................................................................................................
186
Fig.6.24DeformadadaBC(50x)erespectivopadrodefendilhaoparaasseguintesalturasde
aterro: a) h = 10m, Wk = 0,146 mm; b) h = 15m, Wk = 0,193
mm...................................................... 187
Fig.6.25Factoresderedistribuiodaspressesverticaissobreatravessasuperior,Frtsup,para
h=10m..................................................................................................................................................
189
Fig.6.26Factoresderedistribuiodaspresseshorizontaissobreosmontantes,Frtmont,para
h=10m..................................................................................................................................................
189 Fig.6.27 Evoluo do factor de interaco sobre as travessas, Fisup
e Fiinf, e montantes, Fimont..... 189
Fig.6.28Evoluodofactorderedistribuiodapressoverticalsobretrssecesdistintasda
travessasuperior,Frt0vo,Frt1/4vo,Frt1/2vo,dofactordeinteracosobreatravessasuperior,Fisup,e
do momento-flector a meio vo da travessa superior,
M1/2vo.............................................................
190
Fig.6.29Evoluodomomento,M,nasecoS-SdomontanteindicadanaFigura4.5.edo
momento a meio vo da travessa superior, M1/2vo, com a altura
crescente de aterro....................... 190
Fig.6.30DeformadadaBCedaarmadura(50x)aos32m,correspondentesaoinciode
plastificao das armaduras exteriores dos montantes, e respectivo
mapa de tenses principais: a) 2 (Pa); b) 1
(Pa)....................................................................................................................................
190
Fig.6.31DeformadadaBC(50x)erespectivopadrodefendilhaoparaasseguintesalturasde
aterro:a) h = 10m, Wk = 0,136 mm; b) h = 15m, Wk = 0,182 mm, Wk *
=0,171 mm, Wk ** =0,229
mm.......................................................................................................................................................
190 Anlise de passagens hidrulicas enterradas constitudas por Box
Culverts xxiii NDICE DE QUADROS 4. ESTUDO BASE PARA ANLISE DO
COMPORTAMENTO ESTRUTURAL DE BOX CULVERTS
Quadro4.1Evoluodoesforoaxialedorespectivodiferencialfaceaocalculadoatravsdas
presses verticais sobre a travessa superior
.........................................................................................59
5. ESTUDO PARAMTRICO Quadro 5.1 Quadro sntese das anlises
paramtricas......................................................................82
Quadro 5.2 Valores da rigidez das
interfaces.....................................................................................83
6. ANLISE COMPARATIVA Quadro 6.1 Quadro sntese do desempenho das
anlises paramtricas.........................................162
Quadro 6.2 Abertura de fendas, Wk, para as vrias anlises
paramtricas .....................................169 Anlise de
passagens hidrulicas enterradas constitudas por Box Culverts xxiv
Anlise de passagens hidrulicas enterradas constitudas por Box
Culverts xxv NDICE DE ANEXOS Anexo A4.1. Catlogo da BETAFIEL
................................................................................................
A-2
AnexoA4.2.Expressesparaoclculodetensesedoeixoneutrodesecesrectangularesde
beto armado em fase fendilhada em flexo composta
......................................................................
A-3 Anexo A4.3. Verificao ao
corte......................................................................................................
A-4 Anlise de passagens hidrulicas enterradas constitudas por Box
Culverts xxvi Anlise de passagens hidrulicas enterradas constitudas
por Box Culverts xxvii SMBOLOS E ABREVIATURAS Letras maisculas
latinas A Altura dos esquadros da box culvert As rea de armaduras
da box culvertAs_ferro2 rea das armaduras de flexo das travessas da
box culvert As_ferro3 rea das armaduras interiores dos montantes da
box culvert As_ferro4 rea das armaduras exteriores dos montantes da
box culvert B Largura dos esquadros da box culvert Bc Largura
exterior da box culvert C Comprimento da box culvert Dnn Rigidez da
interface na direco normal Dtt Rigidez da interface na direco
tangencial Ecm Mdulo de elasticidade secante do beto Es Mdulo de
elasticidade tangente do ao das armaduras Esolo Mdulo de
elasticidade do soloFe Factor de interaco Fi Factor de interacoFrt
Factor de redistribuio de pressesGC Energia de fractura compresso
GFI Energia de fractura traco H Altura interior da box culvert Hc
Altura exterior da box culvertI1 Primeiro invariante das tenses J2
Segundo invariante do tensor de desvio das tenses K0 Coeficiente de
impulso em repouso Ke Rigidez do sistema estrutural L Largura
interior da box culvert M Momento-flectorMcracking Momento-flector
de fendilhao de uma seco de beto N Esforo axial Rd1 Valor de clculo
da altura mxima terras encarando o solo com uma mera carga
permanenteRd2Valordeclculodaalturamximaterrasencarandoosolotambmcompropriedades
resistentes RWk Valor da altura de terras correspondente ao limite
da abertura de fendas em servio Anlise de passagens hidrulicas
enterradas constitudas por Box Culverts xxviii Sd Valor de clculo
da aco associada ao peso das camadas de terras Sk Valor
caracterstico da altura de terras associada ao estado limite se
servio V Esforo transverso Wk Abertura de fendas Letras minsculas
latinas c Coeso do solo cint Coeso da interface csd Valor de clculo
da coeso do solo et Espessura da travessa superior da box culvert
eb Espessura da travessa inferior da box culvert em Espessura dos
montantes da box culvertf Superfcie de rotura fbc Tenso de rotura
do beto compresso biaxial fc Tenso de rotura do beto compresso fcd
Valor de clculo da tenso de rotura do beto compresso fck Valor
caracterstico da tenso de rotura do beto compresso aos 28 dias de
idadefctk Valor caracterstico da tenso de rotura do beto traco
simples fctm Valor mdio da tenso de rotura do beto traco simples
fsyk Valor caracterstico da tenso de cedncia traco do ao das
armaduras fsyd Valor de clculo da tenso de cedncia traco do ao das
armaduras ft Tenso de rotura do beto traco h Largura de domnio da
fissura h Altura de aterroh Altura da seco k Factor de agravamento
das tenses t Espessura do elemento da interface x Altura do eixo
neutro Letras minsculas gregas c Extenso do beto compresso
correspondente tenso mxima fc u Extenso ltima do beto compresso
Coeficiente de reteno da rigidez ao corte Anlise de passagens
hidrulicas enterradas constitudas por Box Culverts xxix c Peso
volmico do beto c Coeficiente parcial de segurana relativo coeso do
solo c Coeficiente parcial de segurana relativo s propriedades do
beto f Coeficiente parcial de segurana relativo s aces s
Coeficiente parcial de segurana relativo s propriedades do ao das
armaduras solo Peso volmico do solo Coeficiente parcial de segurana
relativo ao ngulo de atrito interno do solo i Extenso normal
principal na direco i Pi Extenso de plastificao normal principal na
direco i u Extenso ltima do beto traco c Coeficiente de Poisson do
beto solo Coeficiente de Poisson do solo Tenso normal i Tenso
normal principal na direco in Tenso normal Tenso tangencial ngulo
de atrito interno do solo int ngulo de atrito interno da interface
sd Valor de clculo do ngulo de atrito interno do solo ngulo de
dilatncia do solo A1 Estudo base A1elastic Anlise paramtrica: beto
elstico e linear A2 Anlise paramtrica: solo menos compacto na
globalidade A3 Anlise paramtrica: fundao rgida A4 Anlise
paramtrica: aterro lateral mal compactadoA5 Anlise paramtrica:
reduo de 50% das armaduras de flexo das travessas da box culvert A6
Anlise paramtrica: beto classe C45/55 A7 Anlise paramtrica: beto
com energia de fractura compresso, GC, duplicada A7 (4x GC) Anlise
paramtrica: Beto com energia de fractura compresso, GC,
quadruplicada A8 Anlise paramtrica: incremento de 40% dos montantes
da box culvert A9 Anlise paramtrica: rotao de 90 da box culvert A10
Anlise paramtrica: montantes mais espessos (0.2m) Anlise de
passagens hidrulicas enterradas constitudas por Box Culverts xxx BC
Box Culvert BC2-10 Box Culvert 2x2 da BETAFIEL dimensionada para 10
metros de altura de aterro FEUP Faculdade de Engenharia da
Universidade do PortoLABEST Laboratrio da Tecnologia do beto e do
Comportamento Estrutural EQU Estado limite ltimo de equilbrio
esttico 1 2 Anlise de passagens hidrulicas enterradas constitudas
por Box Culverts 1 1 INTRODUO
Ombitodotrabalhodesenvolvidonapresentedissertaocentrou-senaanlisedeestruturas
enterradas constituindo passagens hidrulicas de estradas e
vias-frreas materializadas por quadros de beto armado pr-fabricados
(Box Culverts) com o intuito do seu dimensionamento mais
eficiente.Alinhadeanlisedestetipodeestruturasseguirospressupostosiniciadosemestudosanteriores
desenvolvidosnoLaboratriodeEstruturasdoDepartamentodeEngenhariaCivildaFaculdadede
EngenhariadaUniversidadedoPorto(LABEST/FEUP)quedeumaformapioneiraabordarama
respostadasestruturasenterradassobaterrosdealturaelevadaatravsdemodelosnolinearesdas
prpriasestruturasFigueirasetal(2001),Pimenteletal(2006a,b),Pimenteletal(2008a,b),Sang
(2000).A anlise do comportamento das estruturas enterradas sob
aterros de elevada altura caracteriza-se por
algumadificuldadedevidocomplexidadeenvolvidanaavaliaodasacesexercidassobrea
estrutura. De facto as aces exercidas so condicionadas por
mecanismos de interaco solo/estrutura dependentes de diversos
factores cujo controlo e quantificao se revelam complexos. Por este
motivo
osmtodossimplificadosdedimensionamentoconduzemgeralmenteaestruturasenterradas
desajustadas s aces.
Osmecanismosdeinteracosolo/estruturasoresponsveisporfenmenosderedistribuiode
pressessobreaestruturaenterradaestandocondicionadosprincipalmentepelasdiferenas
substanciais entre a rigidez da estrutura e do solo envolvente, e
entre a rigidez do solo envolvente e do solo de fundao. As presses
tendem a migrar das zonas mais flexveis para as zonas mais rgidas
da
estruturaglobal,constitudanospelaestruturadebetomastambmpeloaterroenvolvente.Este
comportamento resulta do facto de todas as aces sobre a estrutura
serem transmitidas por via do solo
envolvente.Arigidezdosoloenvolventedepende,paraalmdassuascaractersticasfsicase
mecnicas, dos meios e tcnicas de compactao utilizados durante a
execuo dos
aterros.Narealidadearedistribuiodepressesestrelacionadacomosdeslocamentosrelativos
desenvolvidos entre os blocos laterais de terras e o bloco central
de terras sobre a estrutura enterrada,
queconsoanteagrandezaesentidodessesdeslocamentossogeradastensestangenciaisqueso
adicionadasousubtradasaopesoprpriodoblococentraldeterras,alterandooesquemadecargas
baseado nas presses geostticas. Os deslocamentos relativos entre os
aterros laterais e a estrutura por
suavezconduzemaodesenvolvimentodetensestangenciaisaolongodosmontantesqueafectam
sobretudo as travessas inferiores. Estes deslocamentos relativos,
alm da rigidez relativa mencionada,
socondicionadospelaexistnciadedescontinuidadesfsicasentreaestruturaenterradaeosolo
envolvente,isto,pelasinterfacessolo/beto etambmpelosefeitos
resultantes doprprioprocesso construtivo adoptado na execuo da
obra.Anlise de passagens hidrulicas enterradas constitudas por Box
Culverts 2 Uma vez redistribudas as presses das terras sobre a
estrutura enterrada, ocorre uma outra distribuio
deacesaumnveldiferente.Asacesexercidassobreoselementosdaestruturatambmesto
interdependentesdasuaprpriadeformadae/ouflexibilidadesendoabsorvidaspelaszonasmais
rgidas das travessas e montantes.
Deformaaseremintegradosnaanlisetodosestes
elementoscondicionantesdocomportamentodas estruturas enterradas
recorre-se a ummodelo numrico baseado no mtodo dos elementos
finitos que
tememconsideraoocomportamentonolineardaestruturaedosoloenvolvente,admitindo
elementosdeinterfacesolo/betoetendoemcontaoprocessoconstrutivoutilizadonestetipode
obras.Aanlisedeestruturasenterradasnapresentedissertaovisaabrangervrioscamposdeestudo
como, a anlise da interaco solo/estrutura, a determinao dos esforos
que solicitam a estrutura de
beto,oestudododesempenhoemservioeroturadeBoxCulverts,oestudodesolues
alternativasquepotenciemmaisseguranaeeconomiadaestrutura,aanlisedoconjunto
solo/estruturaatrotura,aanlisecomparativacomestudosdeoutrosautoresedisposies
regulamentares. De forma a garantir a resposta aos pontos
mencionados a dissertao subdividida em sete captulos,
correspondendo o presente, ao captulo inicial. No segundo captulo
procede-se ao enquadramento deste tipo de estruturas enterradas
expondo as suas
particularidadesfuncionais,construtivaseestruturais.Tambmefectuadaumacaracterizao
aprofundada das diferentes classes de Box Culverts existentes tendo
em conta a sua rigidez e modo de instalao, pelo facto de
apresentarem distintos comportamentos. Perante a existncia de vrias
classes de Box Culverts justificada neste mesmo captulo a
considerao de Box Culverts rgidas instaladas
ematerroemprojecopositivaparaoestudoefectuadonacorrentedissertao.Ocaptulo
finalizado com a exposio de vrias metodologias simplificadas de
dimensionamento corrente de Box Culverts sendo apontadas as
diversas limitaes associadas sua utilizao.
Noterceirocaptulodescreve-seomodelonumricodeelementosfinitosadoptadoexplicando-seos
pressupostosdaconsideraodeestadosplanosdetensoparaaestruturadebetoarmadoede
estadosplanosdedeformaoparaosoloenvolvente.Adicionalmentedescreve-seametodologia
aplicada para a modelao do faseamento construtivo e alerta-se para
a existncia de particularidades
duranteamodelaodedeterminadasregiescrticas.Asegundapartedocaptulocentra-sena
descriodasrelaesconstitutivasdosmateriaisutilizadosnomodelonumricoaplicado,
nomeadamente do beto, do ao, do solo e das interfaces solo/beto. O
terceiro captulo termina com uma breve nota sobre a validao do
modelo numrico aplicado no presente
trabalho.Aanlisepropriamenteditadocomportamentodeestruturasenterradas
iniciadanoquartocaptulo no qual efectuado um estudo base
concentrado em determinadas condies de referncia do sistema
Solo/Box Culvert, admitidas partida como aquelas que se aproximam
ao mximo das condies reais do problema. Este estudo base serve de
referncia ao estudo paramtrico efectuado no quinto captulo
contribuindoparaumacomparaoeavaliaodaimportnciadaalteraodedeterminados
parmetrosdeformaisolada.Ascondiesderefernciasodefinidaspelaselecodeuma
determinada Box Culvert, incluindo geometria e armadura, e
caracterizao dos respectivos materiais,
betoeao.Relativamenteaosoloenvolvente,incluindofundaoeaterroslateraisesuperiores,
estabelece-se fundamentalmente a rigidez dos mesmos alm dos outros
parmetros caracterizadores do solo. O estabelecimento das
propriedades fsicas e mecnicas das interfaces tambm efectuado. Para
facilitaroestudodosistemaSolo/BoxCulvertsodefinidosinmerosfactores,nomeadamenteos
factores de redistribuio e interaco de presses, representativos da
resposta estrutural perante nveis
deaterrodiferenteseapontadososcamposdeanlisemaisinteressantesevantajososparaa
Anlise de passagens hidrulicas enterradas constitudas por Box
Culverts 3 compreenso do problema em questo. A interpretao dos
resultados concentra-se sobretudo ao nvel da distribuio das presses
e respectiva evoluo sobre as travessas e montantes, ao nvel da
abertura defendasemcondiesdeservioe aonveldo desempenhodaestrutura
roturatendoemcontaa altura mxima suportada e o modo de rotura
associado.Oquintocaptulocorrespondeaoestudoparamtriconoqualseefectuaumlevantamentodealguns
parmetroscondicionantesnocomportamentodeBoxCulvertscomaterroselevadoseavalia-seo
pesodasuainfluncia.Asanlisesparamtricassoenquadradasemgruposmaisabrangentesde
anlise consoante as afinidades e caractersticas desses mesmos
parmetros. Tais grupos de anlise so
osseguintes,anlisesparamtricasassociadasvariaodascondiesenvolventesdaBoxCulvert,
anlisesparamtricasassociadasvariaodascaractersticasmecnicasdobeto,anlises
paramtricas associadas variao da quantidade de armaduras da Box
Culvert e anlises paramtricas associadas alterao da geometria da
Box Culvert. O sexto captulo encarado como vital no desenvolvimento
deste trabalho pois proporciona a reunio
sintticaecontextualizadadasprincipaisilaesretiradasdoestudobaseeparamtricofacilitandoa
compreenso da influncia de cada parmetro abordado em cada anlise
paramtrica e assim permite a
identificaodoscenriosmaispositivoseinfluentesassociadosaestetipodeobrascomBox
Culvertssobaterrosdealturaelevada.
Tambmnodecursodestecaptuloseprocede confrontao
dosresultadosobtidoscomdisposiesregulamentaresecomestudosanteriores,destacando-seos
desenvolvidoscombaseemmodelosnolineareselsticosdosolo.Porfimsosugeridasalgumas
propostas de alterao soluo apresentada no estudo base, bem como um
procedimento de avaliao
daseguranaglobalassociadoaestetipodeobrastendoemcontaumaanlisenolinear,comoa
efectuada no decurso do trabalho.
Noltimocaptuloapresentam-seasconcluseseasilaessobreocomportamentoeavaliaoda
seguranaestruturaldasBoxCulverts,eelaboram-sesugesteseorientaesparadesenvolvimentos
futuros com vista a aprofundar os campos ainda no abordados com a
devida ateno. Anlise de passagens hidrulicas enterradas constitudas
por Box Culverts 4 Anlise de passagens hidrulicas enterradas
constitudas por Box Culverts 5 A. 2 ENQUADRAMENTOCONSTRUTIVO E
ESTRUTURAL DE BOX CULVERTS 2.1. GENERALIDADES 2.1.1. EXPLICAO DA
FUNCIONALIDADE DAS BOX CULVERTS
AsBoxCulvertssootermoingls,correntementeutilizado,paradesignarumgrupodeestruturas
enterradas,geralmente,formadoporquadrosdebetoarmado(pr-fabricadosoubetonadosinsitu)
cuja funo principal consiste na materializao de galerias de
drenagem ou saneamento, e pontilhes.
Tambmsoutilizadasnarealizaodepassagensinferiores,agrcolas,pedonaiseecolgicas.Na
presente dissertao tais estruturas sero frequentemente
identificadas por BC. O maior emprego das BCs revela-se nas obras
virias em que so utilizadas para o estabelecimento de galerias de
drenagem de guas pluviais (vulgarmente conhecidas por passagens
hidrulicas, ver Figura
2.1),permitindoolivreescoamentodepequenoscursosnaturaisdegua,protegendoecontribuindo
para a manuteno da estrutura de plataforma das vias de
comunicao.Asuaimportnciaeconmicanoscustosdeobrasviriasdecomunicaonodeveserdesprezada.
Por exemplo na auto-estrada A6 troo