Estudo de túneis superficiais : influência na convergência e no perfil de assentamento - Ferrão, Wallace Cavalcante (2018)
O projeto estrutural de túneis envolve o conhecimento da variável convergência (fechamento radial) para definição da pressão atuante sobre o revestimento e do nível de descompressão do solo circundante (maciço). A adoção de modelos contínuos em elementos finitos consegue discretizar de forma mais adequada o modelo mecânico estrutural considerando a interação com o solo. Dessa forma, esta dissertação recai sobre a variação da razão de cobertura (profundidade) de um túnel, a fim de determinar a profundidade limite que o modelo numérico segue o padrão de tensões geostáticas crescentes com a profundidade versus um padrão geostático uniforme profundo. A validação do modelo numérico ocorre junto a soluções analíticas desenvolvidas por Park (2004) e Kirsch (1898) para túneis em maciços elásticos superficiais e profundos respectivamente. Nos exemplos analisados, quando a profundidade do eixo do túnel é dez vezes maior que seu diâmetro as convergências se aproximam daquelas dadas pelo GEOMEC 91 (Bernaud, 1991) e o túnel pode ser considerado profundo. A curva de assentamentos (recalques) foi considerada consequência importante a ser notada em túneis superficiais que mostraram um recalque máximo até duas vezes maior quando se reduz a profundidade Para esse estudo foram desenvolvidos scripts com profundidade variável adicionando a superfície de plasticidade de Drucker-Prager (utilizada em solos friccionais). O modelo numérico desenvolvido para túneis superficiais é validado junto a túneis reais instrumentados que tenham sido avaliados a partir de algum outro modelo contínuo, são eles: Heathrow Express, Green Park, Metrôs de Barcelona, Brasília e São Paulo com resultados variando entre 1,20% e 6,78%. Eventualmente, uma breve análise do desenvolvimento de tensões no revestimento para túneis circulares, elípticos e ferradura é realizada a fim de encontrar zonas de tração. Enquanto túneis em seção ferradura desenvolveram tração para qualquer profundidade devido ao formato retilíneo, túneis circulares precisaram se encontrar com baixa profundidade a fim de desenvolver zonas descomprimidas decorrentes da ovalização de túneis rasos.