Análise numérica da interação de estruturas subterrâneas em solos moles em processo de adensamento, estudo de caso : usina de bombeamento 'Casa Colorada'

Autor: Cárdenas Pacheco, Diana Carolina
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UnBUniversidade de BrasíliaUNB.
Druh dokumentu: masterThesis
Popis: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2017.
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As estruturas subterrâneas são amplamente utilizadas por todo o mundo, e no decorrer dos últimos anos têm sido desenvolvidos projetos maiores e mais profundos em solos com condições geotécnicas complexas. Este é o caso dos solos moles de Shangai, Bangkok, Kuala Lumpur, Jakarta, Singapura, Bogotá e Cidade do México; onde têm ocorrido fenômenos relacionados como o rebaixamento das pressões intersticiais no subsolo que alteram as condições de trabalho das estruturas subterrâneas, este fenômeno é conhecido como subsidência regional. A subsidência regional tem tido repercussões negativas para as construções superficiais e principalmente subterrâneas, como mudanças progressivas na inclinação de obras de condução, aumento do risco de inundações em caso de ruptura dos sistemas de esgoto; danos nas fundações e instalações subterrâneas, entre outras. Neste contexto, o presente trabalho tem a finalidade de estudar o comportamento de estruturas subterrâneas em solos moles submetidos ao rebaixamento das pressões intersticiais. Como parte de um projeto de colaboração entre a Universidade de Brasília (UnB) e a Universidade Nacional Autónoma de México (UNAM), é analisado o caso da usina de bombeamento “Casa Colorada”. A UNAM forneceu todas as informações necessárias para realizar este estudo. A usina de bombeamento se localiza nos solos lacustres da Cidade do México, está formada por quatro poços de 16 m de diâmetro e profundidades até de 31,9 m, interligados por túneis de 5 m de diâmetro. Além de estar submetida ao fenômeno da subsidência regional, apresenta um adensamento devido à construção das suas próprias estruturas. Para a análise, foram feitas modelagens numéricas 2D e 3D nas quais foi possível considerar: a) as condições estratigráficas e piezométricas do local de estudo; b) as estruturas envolvidas no projeto; c) a interação entre todas as estruturas, d) as etapas de construção da usina (plataforma de trabalho, poços e túneis), e) o adensamento dos solos moles devido à construção das estruturas e ao rebaixamento das pressões intersticiais (subsidência regional) f) um modelo constitutivo que permitiu simular apropriadamente o comportamento dos solos moles. Apesar da complexidade do problema, os modelos desenvolvidos neste trabalho permitiram simular com sucesso o comportamento atual e futuro das estruturas subterrâneas que interagem na usina de bombeamento. Foi possível comparar os resultados obtidos com o observado no local e com medidas topográficas superficiais.
Underground structures are widely used in the world, in the last years, larger and deeper projects have been developed in soils with complex geotechnical conditions. This is the case of the soft soils of Shanghai, Bangkok, Kuala Lumpur, Jakarta, Singapore, Bogota and Mexico City; where there have been developed phenomena such as the pore pressure drawdown in the subsoil that change the working conditions of underground structures, this phenomenon is known as regional subsidence. Regional subsidence has had repercussions for surface and mainly underground constructions, such as progressive changes in the inclination of tunnels for water conduction, risk increased of flooding in the event of failure of sewage systems; damage of foundations and underground facilities, among others. In this context, the present work has as objective to study the behavior of the underground structures in soft soils subjected to pore pressure drawdown. As part of a collaboration project between the University of Brasília (UnB) and the National Autonomous University of Mexico (UNAM), the case of the pumping plant "Casa Colorada" is analyzed. The UNAM provided all the information needed for the development of this study. The pumping plant is located in Mexico City's lacustrine soils. It consists of four 16 m diameter wells and depths of up to 31.9 m, interconnected by 5 m diameter tunnels. Besides being subject to the phenomenon of regional subsidence, it presents a settlement due to the construction of its own structures. For the analysis, 2D and 3D numerical modeling was done in which it was possible to consider: a) the stratigraphic and piezometric conditions of the studied site; b) the structures involved in the project; c) the interaction between all structures, d) the construction phases of the plant (work platform, wells and tunnels), e) soft soil settlements due to the construction of structures and the pore pressure drawdown (regional subsidence) f ) a constitutive model that allowed to a properly simulation of the behavior of the soft soils. Despite the complexity of the problem, the models developed in this work allowed to a successfully simulation of the current and future behavior of the underground structures that interact in the plant. It was possible to compare the results obtained with the one observed in the construction site and with superficial topographic measurements.
Las estructuras subterráneas son ampliamente utilizadas en el mundo, durante los últimos años se han desarrollado proyectos más grandes y más profundos en suelos con condiciones geotécnicas complejas. Este es el caso de los suelos blandos de ciudades como Shangai Bangkok, Kuala Lumpur, Jakarta, Singapur, Bogotá y Ciudad de México; donde se han producido fenómenos relacionados con el abatimiento de las presiones intersticiales en el subsuelo que alteran las condiciones de trabajo de las estructuras subterráneas, conocido como hundimiento regional. El hundimiento regional ha tenido repercusiones negativas en las construcciones superficiales y principalmente subterráneas, como cambios progresivos en la inclinación de obras de conducción, aumento del riesgo de inundaciones en caso de falla de los sistemas de alcantarillado; daños en las cimentaciones e instalaciones subterráneas, entre otras. En este contexto, el presente trabajo tiene la finalidad de estudiar el comportamiento de estructuras subterráneas en suelos blandos sometidos al abatimiento de las presiones intersticiales. Como parte de un proyecto de colaboración entre la Universidad de Brasilia (UnB) y la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), se analiza el caso de la planta de bombeo "Casa Colorada". La UNAM proporcionó toda la información necesaria para realizar este estudio. La planta de bombeo se localiza en los suelos lacustres de la Ciudad de México, está formada por cuatro pozos de 16 m de diámetro y profundidades de hasta 31,9 m, interconectados por túneles de 5 m de diámetro. Además de estar sometida al fenómeno de hundimientoregional, presenta una consolidación debido a la construcción de sus propias estructuras. Para el análisis, se realizaron modelaciones numéricas 2D y 3D en las que fue posible considerar: a) las condiciones estratigráficas y piezométricas de la zona de estudio; b) las estructuras del proyecto; c) la interacción entre todas las estructuras, d) las etapas de construcción de la planta (plataforma de trabajo, pozos y túneles), e) la consolidación de los suelos blandos debido a la construcción de las estructuras y al abatimiento de las presiones intersticiales (subsidencia regional) f) un modelo constitutivo que permitió simular apropiadamente el comportamiento de los suelos blandos. A pesar de la complejidad del problema, los modelos desarrollados en este trabajo permitieron simular con éxito el comportamiento actual y futuro de las estructuras subterráneas que interactúan en la planta de bombeo. Fue posible comparar los resultados obtenidos con lo observado in situ y con medidas topográficas superficiales.
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