Modelagem computacional de túneis gêmeos profundos interligados por galerias transversais considerando o acoplamento plasticidade-viscoplasticidade

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Colombo, Carlos Alberto Magnus Maciel
• Orientador(a): Maghous, Denise Bernaud, Maghous, Samir
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Escavação de túneis; Sistemas construtivos : Avaliação; Estruturas (Engenharia) : Deformação; Modelagem computacional
• Palavras-chave em Inglês: Twin deep tunnels; Transverse galleries; Elastoplasticity; Viscoplasticity; Finite element method
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/274180

No presente trabalho, modelos constitutivos desenvolvidos em trabalhos anteriores são implementados via funcionalidade USERMAT disponível no software ANSYS para analisar os processos de deformação em túneis gêmeos profundos interligados por galerias transversais. Diferentes modelos constitutivos para o maciço são considerados: elástico, elastoplástico, viscoplástico e elastoplástico-viscoplástico. A plasticidade é definida assumindo uma superfície de escoamento de Drucker-Prager com regra de fluxo associada sem endurecimento/amolecimento. Por outro lado, a viscoplasticidade é baseada no modelo de Perzyna, empregando igualmente uma superfície de escoamento de Drucker-Prager. Para o revestimento, dois modelos constitutivos são adotados: elástico e viscoelástico. O comportamento viscoelástico para o revestimento é definido por um modelo reológico de Kelvin Generalizado, formulado com base na Teoria da Solidificação de Bazant e Prasannan e ajustando os parâmetros de acordo com as formulações do CEB-FIP MC90. A verificação do modelo computacional ocorre através de comparações com soluções analíticas desenvolvidas por outros autores em elasticidade e elastoplasticidade para túneis gêmeos sem galeria. Uma análise da convergência de malha combinada com a implementação da linguagem APDL permitiu a definição de uma discretização espacial satisfatória para o domínio geométrico. Análises paramétricas são utilizadas para investigar a interação mútua entre os túneis gêmeos com ou sem galeria, em particular o efeito observado no perfil de convergências do túnel longitudinal. Destaca-se o papel da rigidez do revestimento de concreto no perfil de convergências dos túneis, atenuando os efeitos viscosos, e o notável efeito da interação entre os túneis longitudinais em relação a sua proximidade a partir de quatro raios de distância (aumento de até 11% em relação ao túnel isolado). Desse modo, os maiores valores em termos de convergência ocorrem na consideração dos efeitos viscosos em conjunto com o afastamento de quatro raios entre os túneis. Quando se trata da existência de galeria transversal, considerando a existência de revestimento, observa-se que a sua influência nos túneis gêmeos é altamente localizada, na ordem de quatro raios para cada lado a partir do seu eixo.