Comportamento a longo prazo de túneis profundos revestidos com concreto : modelo em elementos finitos

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Quevedo, Felipe Pinto da Motta
• Orientador(a): Maghous, Denise Bernaud
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Túneis; Revestimento; Concreto; Análise numérica; Elementos finitos; Ansys (Programa de computador)
• Palavras-chave em Inglês: Concrete lined tunnel; Long term effects of concrete; Finite element method; Twin tunnels; Transverse galleries
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/163886

O dimensionamento e verificação estrutural de túneis envolve diversos parâmetros geotécnicos e o controle de diversas variáveis estruturais como, por exemplo, a convergência (fechamento) da cavidade, a pressão atuante no revestimento e o nível de descompressão do maciço. O campo de deformações e tensões que se desenvolve no entorno do túnel dependerá da profundidade, da geometria da seção, da distribuição de cargas na superfície, da heterogeneidade e distribuição das camadas de solo, do comportamento mecânico conjunto do maciço e do revestimento, bem como do processo de escavação e colocação do revestimento. Esse trabalho trata de simulações numéricas do comportamento a longo prazo em túneis revestidos com concreto, incluindo túneis gêmeos. Portanto, o maciço foi considerado com uma lei de comportamento viscoplástica, com superfície de cedência de von-Mises acoplada no modelo reológico de Perzyna, e para o concreto, foi considerada uma lei viscoelástica através das formulações de fluência e retração constantes no CEB-MC90 adaptadas à teoria da solidificação de Bazant & Prasannan (1989ª, 1989b). Para esse estudo foram construídos scripts de modelos bidimensionais axissimétricos e tridimensionais no software ANSYS. A implementação do modelo do concreto é feita através do recurso de customização do material que o ANSYS disponibiliza: a subrotina UserMat. O processo de escavação e colocação do revestimento é simulado através do recurso de ativação e desativação dos elementos finitos considerando uma velocidade de avanço constante. Além da validação do modelo do concreto, é feita a validação dos modelos dos túneis em elasticidade, plasticidade e viscoplasticidade sem e com revestimento elástico através de expressões analíticas e o software GEOMEC91 desenvolvido por Bernaud (1991), demonstrando excelente conformidade. Nos exemplos testados, a influência da viscoelasticidade do concreto pode aumentar as deformações em até 40% em comparação com o revestimento elástico, e a proximidade dos túneis longitudinais em cerca de 15% (fazendo com que o campo de deformações deixe de ser puramente radial). Também é estudada a influência de galerias transversais.