Modelagem numérica de túneis gêmeos com galerias transversais - Dada, Tiago Wagner (2020)
O projeto de um túnel profundo é uma tarefa bastante complexa, levando-se em conta os diversos parâmetros a serem determinados para o dimensionamento, podendo ser necessário fazer diversos estudos diferentes para um mesmo projeto. Além das características do maciço no qual o túnel será escavado, a geometria adotada, a profundidade e as propriedades mecânicas do revestimento que será aplicado, a interação maciço-revestimento também deve ser levada em conta para a compreensão do comportamento estrutural e a determinação de alguns parâmetros-chave para o dimensionamento, como a convergência (tendência ao fechamento). Neste trabalho, buscou-se apresentar alguns métodos de dimensionamento já existentes e elaborar modelos numéricos bidimensionais e tridimensionais capazes de representar os materiais do maciço e revestimento, bem como simular as etapas de escavação e colocação do revestimento. Para este estudo, foram tomados como referência os resultados obtidos através de expressões analíticas considerando-se o maciço em elasticidade e plasticidade, bem como análises numéricas em elasticidade e plasticidade com colocação de revestimento elástico com o software GEOMEC91, desenvolvido por Bernaud (1991). Baseado nestes estudos de validação, desenvolveu-se scripts para o software ANSYS, considerando uma série de configurações de túneis, desde modelos bidimensionais axissimétricos até modelos tridimensionais, incluindo-se o caso de túneis gêmeos e a presença de galerias transversais entre eles. Em analogia aos modelos de validação, considerou-se o comportamento do maciço em elasticidade e plasticidade, utilizando o critério de Von Mises, e um revestimento com comportamento elástico. O método de ativação e desativação de elementos foi empregado para reproduzir as etapas de escavação e colocação do revestimento. Variando-se alguns parâmetros, como os afastamentos entre os túneis principais e as galerias transversais e a presença ou não do revestimento, pode-se observar e compreender os efeitos de cada uma dessas alterações nos campos de tensões e deslocamentos do modelo, e consequentemente nas curvas de convergência de cada caso analisado.