Recalque devido à construção de um túnel

Descrição:- Solo medianamente fofo - Construção de um túnel shield com

TBM- Over-excavation do solo;- Influência sobre fundações vizinhas.

Objetivo:- Modelagem do processo de

construção do túnel;- Modelagem do comportamento não

drenado com a opção “Undrained (B)”.

EstacasArgila

Areia

Argila profunda

Areia profunda

Configurações gerais

Input program e Start a new project

Digitar um nome

Guardar opções padrões

Colocar as dimensões do modelo:xmin = 0 mxmax = 35 mymin = -30 mymax = 3 m

• Ok

Definição da estratigrafia do solo

Criar um Borehole em x = 0. Criar a estratigrafia seguinte:

Abrir Material setsCriar as camadas de solo segundo a planilha de informações dada na figura seguinte:

Argila superior:• Rigidez (stiffness) • Resistência ao cisalhamento (Shear strength)

• Valores de E’inc e su,inc tornam-se os valores de referência à profundidade yref

• Abaixo de yref, E’ e su aumentam respeito a:• E’(y) = E’ref + E’inc(yref – y)• su(y) = su,ref + su,inc(yref – y)

• Atribuir os solos as camadas da figura seguinte:

Aumenta com profundidade

-> E’inc e su,inc fornecidos

Definição dos elementos estruturais

Definição do túnel:Modo Structures Create tunnel ao lado da barra de ferramentas e clicar a (0,0 -17,0) na zona de desenhoSelecionar a opção Circular no menu de rolagem Shape typeSelecionar a opção Define right half no menu de rolagem Whole or half tunnel No grupo Offset to begin point colocar -2,5 para o eixo Axis 2. Clicar sobre a barra Segments.Colocar 2,5m para o Radius.

• Clicar no Properties tab• Clicar com o botão direito sobre o segmento mostrado na janela de

desenho e selecionar a opção Create plate• Na caixa Polycurve expandir a subárvore Plate• Criar um novo material chamado “revestimento” correspondente à

tabela seguinte e colocá-lo nos segmentos do túnel

• Clicar com o botão direito sobre o segmento mostrado na janela de desenho e selecionar a opção Create negative interface

• Clicar com o botão direito sobre o segmento mostrado na janela de desenho e selecionar a opção Create line contraction. Na caixa Polycurve expandir a subárvore Contractions e especificar um valor de 0,5%

túnel criado

• Clicar sobre Generate• Fechar a janela Tunnel design• O edifício será representado na forma de uma placa (plate) rígida

fundada sobre estacas• Desenhar uma placa (plate) desde (5 3) até (15 3) que representa o

edifício• Criar um material para o edifício correspondente a tabela seguinte e

colocá-lo na placa (plate)

• Desenhar duas estacas (embeded pile row) desde (5 3) até (5 11) e desde (15 3) até (15 -11)

• Criar um material para as estacas que corresponda a planilha seguinte e colocá-lo em ambas as estacas

Geração da malha

• Clicar no modo Mesh• Criar a malha• Ver a malha• No modo Output clicar na opção Fixities no menu Geometry para vê-las

no modelo. A malha deveria ser a seguinte:

Cálculo

Para simular a construção do túnel, precisa-se usar diferentes fases de construção

• Clicar sobre Staged construction• A fase inicial já foi definida. Guardar o Calculation type no K0

procedure.• O nível freático já foi definido no Borehole. É igual a 0 quando y = 0 m• Conferir se o edifício, as fundações e o revestimento estão desativados

FASE 1: CONSTRUÇÃO• No Phases explorer, clicar no botão Add phase para introduzir uma

nova fase• Na janela Phases mudar o nome da fase para “Edifício”• Na subárvore Deformation control parameters selecionar a opção

Ignore undr. Behaviour (A, B). Os parâmetros padrões são válidos nesta fase para os parâmetros que sobram

• Na área de desenho, ativar a placa e as estacas

Simulação da construção do túnel

Staged construction é preciso -> revestimento ativado -> camadas de solo dentro do túnel

desativadas-> afeita rigidez do solo, resistência-> tensões efetivas

FASE 2: túnel• Adicionar uma nova fase de cálculo• Na janela Phases, selecionar a opção Reset displacements to zero

option na subárvore Deformation control parameters• No Staged construction selecionar todas as camadas dentro do túnel.

No Selection explorer desativar ambas as camadas e selecionar a opção Dry nas Water conditions

• Ativar o revestimento do túnel e a interface negativa (negative interface). Nesta fase, a contração não é ativada

FASE 3: CONTRAÇÃOPerda de volume simulada aplicando uma contração no revestimento do túnel.

• Adicionar uma nova fase de cálculo• Fazer uma multi-seleção das placas. No Selection explorer, ativar a

contração

FASE 4: JET-GROUTINGInjeção de grout no espaço entre a traseira da TBM e o solo -> modelagem deste processo aplicando uma tensão a o solo ao redor da TBM

• Adicionar uma nova fase de cálculo• Na janela Phases NÃO selecionar a opção Reset displacement to zero

na subárvore Deformation control parameters• No modo Staged construction, desativar o revestimento do túnel

(placas, inferfaça negativa e contração)

• Fazer uma multi-seleção das camadas de solo dentro do túnel. No Selection explorer ativar Water Conditions

• Selecionar a opção User-defined no menu de rolagem Condition e colocar -230 kN/m² para a pref. A distribuição das tensões no túnel fica constante

FASE : REVESTIMENTO FINAL

• Adicionar uma nova fase de cálculo• Na janela Phases, NÃO selecionar a opção Reset displacement to zero

na subárvore Parameters• No Staged construction, nas camadas de solo dentro do túnel, ativar a

opção Dry• Ativar o revestimento do túnel (plates) e a interface negativa• Selecionar alguns pontos característicos para visualisar depois do

cálculo as curvas de carregamento-deslocamento (ponto de esquina no topo do solo acima do túnel e à esquina do edifício)

• Lançar o cálculo• Gravar o projeto depois do cálculo ter acabado

Resultados• Selecionar a última fase e clicar no botão View calculation. A malha

deveria ser a seguinte:

• Clicar no botão Drag a window to select structures• Selecionar o revestimento do túnel• Clicar na opção Plate e sobre o botão View -> Visualização do

deslocamento no túnel• Clicar no botão Forces na barra do menu e depois sobre Bending

moment M -> Visualização dos momentos no revestimento• Clicar no botão Forces na barra do menu e depois sobre Shear forces Q

-> Visualização dos esforços cisalhantes no revestimento• Clicar no botão Forces na barra do menu e depois sobre Axial force N -

> Visualização dos esforços normais no revestimento. Reparem que são mais altos na fase 2 do que na fase 5

• Fechar a janela com a pequena cruz cinzenta (NÃO VERMELHA)• Selecionar a fase 5 (Revestimento final)• Selecionar Stresses na barra de menu e clicar sobre Principal effective

stresses e pois sobre Effective principal stresses• Reparem o arco de tensões formado ao redor do túnel na fase 5. O

mesmo é bem maior do que na fase 2. É por isso que os esforços normais são mais importantes na fase 2 do que na fase 5.