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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2011.tde-08122011-151847
Documento
Autor
Nome completo
Guilherme Mafra Machado
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2011
Orientador
Banca examinadora
Futai, Marcos Massao (Presidente)
Negro Júnior, Arsênio
Prazeres, Plínio Glauber Carvalho dos
Título em português
Análise por elementos finitos de maciços escavados por túneis.
Palavras-chave em português
Análise numérica
Elementos finitos
Estado crítico
Modelo constitutivo elasto-plástico
Túneis
Resumo em português
O presente trabalho de pesquisa aborda a aplicação de análise por elementos finitos a maciços escavados por túneis, revisando relevantes estudos sobre análise numérica deste tipo de obra e realizando modelagem numérica própria, bi e tridimensional, voltada ao caso do Túnel Paraíso do Metrô de São Paulo (obra com dados de instrumentação e de ensaios), com uso do consagrado programa de elementos finitos Imperial College Finite Element Program (ICFEP), desenvolvido nos últimos trinta anos no Imperial College de Londres. Dentre os modelos constitutivos adotados nestas análises, destaca-se o Cinemático com Duas Superfícies Modificado do Imperial College, modelo elasto-plástico com endurecimento cinemático e isotrópico, baseado no estado crítico, com grande capacidade de representar as características de rigidez de argilas sobreadensadas (como são as argilas da região do Túnel Paraíso), cujas principais características são levantadas através de revisão bibliográfica. Da observação da etapa de reprodução numérica de ensaios e dos resultados conseguidos com as análises da escavação do túnel, são feitas considerações sobre o desempenho de todos os modelos constitutivos adotados (além do Cinemático com Duas Superfícies Modificado, o Cam-Clay Modificado e o elasto perfeitamente plástico com critério de ruptura de Mohr-Coloumb), bem como sobre a performance dos modelos numéricos desenvolvidos.
Título em inglês
Finite element analysis of tunnel excavation.
Palavras-chave em inglês
Critical state
Elasto-plastic constitutive model
Finite element
Numerical analysis
Tunnels
Resumo em inglês
This research approaches the application of finite element analysis to tunnel excavation, making a survey of some numerical relevant studies of this kind of construction and performing a range of plane-strain and three-dimensional analyses, focused on the Paraíso Tunnel from Sao Paulo Underground (with field instrumentation and lab tests), using a powerful finite element program, the Imperial College Finite Element Program (ICFEP), developed in the last thirty years at Imperial College London. Among the constitutive models adopted in those analyses, it is highlighted the Modified Two Surfaces Kinematic from Imperial College, a elasto-plastic model with kinematic and isotropic hardening, based on the critical state, with great ability to represent the pre-failure stiffness of overconsolidated clays (as are the clays around Paraíso Tunnel), whose main features are raised through a literature survey. From the results of numerical simulation of lab tests and from the predictions of the tunnelling analyses, it is discussed the performance of all constitutive models adopted (including Modified Cam-Clay and elastic perfectly plastic model with Mohr-Coloumb failure criterion) and of the numerical models developed.
 
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Data de Publicação
2011-12-12
 
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