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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.18.2013.tde-28112013-113516
Document
Author
Full name
Fernando Galvanin Jamal
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2013
Supervisor
Committee
Celestino, Tarcísio Barreto (President)
Bortolucci, Antonio Airton
Carranza-Torres, Carlos
Nader, José Jorge
Paccola, Rodrigo Ribeiro
Title in Portuguese
Análise numérica tridimensional de túneis considerando não linearidade do suporte de concreto projetado reforçado com aço
Keywords in Portuguese
Concreto reforçado
Escavação subterrânea
Fissuração
Simulação numérica tridimensional
Superfícies de plastificação
Abstract in Portuguese
Pesquisas e projetos envolvendo a complexa interação de maciços rochosos com estruturas de suporte de túneis evoluem constantemente. A adoção de modelos numéricos sofisticados aliada ao desenvolvimento de computadores com capacidade de processamento crescente possibilitam representações mecânicas de processos complexos. Para análises geotécnicas, considerações de resistência, deformabilidade e condutividade hidráulica do maciço são encontradas em códigos computacionais com representações próximas das encontradas nas pesquisas experimentais de vanguarda da área. Por outro lado, estes mesmos códigos atribuem com frequência ao comportamento do concreto reforçado representações simplistas, muitas vezes com base na teoria da elasticidade. Implicações econômicas e de incerteza na avaliação da segurança decorrem desta forma de representação. Esta pesquisa visa a contribuir para análises da interação entre maciço e suporte de uma escavação subterrânea. Para tanto foram elaboradas simulações numéricas considerando técnicas consagradas de avaliação mecânica de uma escavação, aliadas a uma representação do concreto reforçado considerando o marcante efeito de fissuração. Com foco no comportamento do concreto foram desenvolvidas simulações numéricas de distintas estruturas de concreto reforçado selecionadas na literatura e que contam com boa instrumentação e caracterização mecânica adequada de seus materiais. Os resultados obtidos indicam a possibilidade da avaliação concomitante das complexas características do maciço assim como do concreto reforçado. Este fato contribui para a avaliação da segurança de uma escavação subterrânea com possíveis repercussões no custo das obras.
Title in English
Three-dimensional numerical analysis of tunnels considering nonlinear properties of steel reinforced shotcrete support
Keywords in English
Crack
Reinforced concrete
Three-dimensional numerical analysis
Underground excavation
Yield surface
Abstract in English
Research and projects involving the intricate interaction between rock mass and tunnel support structures constantly evolve. The adoption of sophisticated numerical models allied to the development of computers with an increasing processing capacity allows mechanical representations of complex processes. For geotechnical analysis, considerations on rock mass strength, deformability and hydraulic conductivity are found in computational codes with representations close to those found in vanguard experimental research of this subject. However, these same codes often attribute simplistic representations to reinforced concrete behavior, frequently based on elasticity theory. Economic and uncertainty implications in safety evaluation result from this sort of representation. This research aims to contribute to analysis of interaction between rock mass and support of an underground excavation. Thus, numerical simulations were elaborated considering established techniques of mechanical evaluation of excavations, allied to a reinforced concrete representation taking into account the prominent effect of cracking. Focused on the concrete behavior, there were developed numerical simulations of distinct reinforced concrete structures selected in literature and that rely on fair instrumentation and adequate mechanical characterization of the involved materials. The results indicate the possibility of concomitant evaluation of the rock mass complex character and the reinforced concrete. This fact contributes to safety evaluation of an underground excavation with potential repercussions on project cost.
 
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dissertacao_jamal.pdf (5.23 Mbytes)
Publishing Date
2013-12-06
 
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