Estudo analítico-computacional do comportamento à flexão de segmentos com reforço híbrido para obras de túneis. - Andrade, Guilherme Gianotti de (2022)
A utilização de tuneladoras mostra-se como alternativa muito competitiva para a construção de túneis em grandes centros urbanos para diversas finalidades, superando os obstáculos decorrentes no entorno, os gargalos logísticos existentes e garantindo produtividade. Os segmentos pré-moldados constituem o principal sistema de suporte das escavações mecanizadas, garantindo a segurança e viabilidade de execução do sistema. Estes segmentos são reforçados tradicionalmente com concreto armado convencional, mas vem crescendo o número de aplicações com a substituição total, ou parcial, deste reforço convencional pelo concreto reforçado com fibras de aço. No entanto, ainda existem lacunas em recomendações normativas para o dimensionamento destes elementos estruturais, principalmente para os segmentos com reforço híbrido (combinação de armadura convencional e fibras de aço). Neste sentido, essa pesquisa visa avaliar a potencialidade do modelo numérico baseado no método dos elementos finitos em prever o comportamento à flexão de segmentos com reforço híbrido (CA-RFA) para obras de túneis. O estudo propõe a simulação computacional em duas etapas, sendo a primeira para obtenção de parâmetros de desempenho pós-fissuração e, na sequência, a simulação do ensaio à flexão simples de três pontos do segmento em escala real. Em ambos os cenários foram aplicados modelos numéricos 2D em multiescala com representação discreta e explícita dos reforços, cujas respostas obtidas foram comparadas com os resultados dos ensaios realizados através de uma parceria entre a Universidade de São Paulo (USP) e o Consórcio do Trecho 3 da Linha 5 do Metrô-SP. Primeiramente, o modelo numérico foi calibrado para os teores de 35 e 40kg/m³ com os resultados provenientes de ensaios de flexão dos prismas com entalhe disponíveis e foram estudados também casos com extrapolações dos teores de fibras de 20 e 60 kg/m³. Na sequência, os parâmetros de desempenho obtidos anteriormente para o CRFA foram aplicados através de modelo analítico para previsão de comportamento conforme as formulações propostas pelo fib Model Code 2010. Adicionalmente, foram conduzidas as simulações dos segmentos em escala real para os mesmos teores de fibras visando avaliar a influênvii cia da adição de fibras de aço na ductilização do elemento. Assim, comprovou-se a capacidade do modelo numérico proposto em representar o comportamento à flexão e captar com precisão o processo de abertura de fissuras dos segmentos em comparação com os resultados experimentais disponíveis. Em suma, os resultados obtidos demonstram que uma discussão integrada das respostas experimentais, numéricas e de projeto permitem um melhor entendimento da potencialidade do uso de segmentos híbridos para distintas combinações de reforços e do emprego da ferramenta numérica para auxiliar no projeto de segmentos.