Análise computacional das deformações em túneis gêmeos profundos interligados por galerias

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Girardi, Bianca Milena
• Orientador(a): Maghous, Samir
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Escavação de túneis; Estruturas (Engenharia) : Deformação; Análise computacional
• Palavras-chave em Inglês: Deep twin tunnels; Transversal gallery; Viscoelastic lining; Elastoplastic-viscoplastic coupled; Finite element model
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/296921

Os túneis são fundamentais para o desenvolvimento de infraestruturas urbanas e seu dimensionamento e análise estrutural envolvem diversos parâmetros geotécnicos e estruturais. Entre os aspectos críticos a serem considerados estão o fechamento da cavidade, a pressão exercida sobre o revestimento e a descompressão do maciço no entorno do túnel. Este estudo utiliza modelos constitutivos não lineares para o maciço e revestimento, com o objetivo de investigar as deformações instantâneas e diferidas em túneis gêmeos profundos interligados por galerias transversais, tanto no final da construção quanto a longo prazo. Utiliza-se um modelo computacional em elementos finitos tridimensional, sendo a escavação do túnel e a colocação do revestimento realizadas por meio da ativação-desativação de elementos. A abordagem contempla um modelo acoplado elastoplástico-viscoplástico para o maciço, considerando a variação do ângulo de atrito da componente plástica entre 0º, 5º e 10º. O comportamento plástico do material é representado pelo critério de plastificação de Drucker-Prager, com uma regra de fluxo não associada e comportamento perfeito, ou seja, sem endurecimento/amolecimento. A componente viscoplástica segue a teoria de Perzyna, utilizando o mesmo critério, porém associado. Para o revestimento de concreto, foi considerado um modelo elástico linear e, para a fluência, um modelo viscoelástico descrito por uma cadeia de Kelvin Generalizada baseada na formulação do CEB-FIP MC90. A verificação do modelo computacional é realizada por comparações com soluções analíticas e numéricas presentes na literatura, em uma configuração simplificada sem a galeria transversal. Realizaram-se análises da convergência e da distribuição dos esforços em túneis isolados, a fim de avaliar os efeitos dos diferentes tipos de revestimento. Em seguida, realizou-se o estudo de túneis gêmeos sem galeria em comparação com túneis isolados, evidenciando a anisotropia das deformações na parede do túnel longitudinal. Por fim, ao analisar os túneis gêmeos interligados por uma galeria transversal, observou-se que a influência da galeria se estende por cerca de três vezes o raio do túnel longitudinal em cada direção a partir de seu eixo, promovendo um aumento nas convergências e uma redistribuição das pressões atuantes sobre o revestimento nessa região. A escavação da galeria resultou em uma redistribuição de tensões não uniforme ao longo do perímetro da seção, com alívio de esforços em determinadas regiões e intensificação em outras, evidenciando um comportamento anisotrópico tanto das deformações quanto das pressões.