A análise elasto-plástica de túneis pelo método dos elementos finitos

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2017-09-19T14:04:19Z No. of bitstreams: 1 146176.pdf: 5048517 bytes, checksum: 9cb217bad7b47521af10303930a056ec (MD5)Made available in DSpace on 2017-09-19T14:04:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 146176.pdf: 5048517 bytes, checksum: 9cb217bad7b47521af10303930a056ec (MD5) Previous issue date: 1977-06Neste trabalho desenvolveu-se um programa de elementos finitos para cálculo de deslocamentos e tensões no maciço e nos elementos de suporte de túneis. A análise foi realizada em estado plano de deformação e comportamento elastoplástico para o material do maciço. São também abordadas as características básicas dos demais métodos de dimensionamento de túneis. Paralelamente, deu-se ênfase ao estudo da teoria da plasticidade e ao comportamento tensão-deformação dos solos, tendo sido escolhido o modelo elasto-plástico de Drucker-Prager para idealizar o comportamento inelástico do maciço. Na análise por elementos finitos utilizou-se o elemento isoparamétrico quadrático no método dos deslocamentos e, para reproduzir a não-linearidade física, o método das "tensões iniciais" (incremental e iterativo). O programa permite simular as diversas fases construtivas de túneis. Com o objetivo de demonstrar a validade plástica do modelo elasto-plástico e do processo de simulação adotado, o programa foi aplicado a túneis de seções típicas, tendo sido obtidos resultados satisfatórios, os quais o credenciam para utilização em projetos de túneis. Este programa, como elaborado, permite ser utilizado em outros problemas geotécnicos nos quais possa ser admitido estado plano de deformação.In this paper a finite element program for the elastoplastic plane strain analysis was developed. Its purpose is to compute the displacements and stresses in soil and rock masses, and in tunnel supporting elements. Basic characteristics of other tunnel design methods have also been discussed. At the sarne time, emphasis was given to the study of plasticity concepts and stress-strain behavior of soils. Drucker-Prager's model has been chosen to simulate the inelastic behavior of the medium. In the finite element analysis the isoparametric quadratic displacement method was used. In order to reproduce the physical non-linearity, the "initial stress" method (incremental and iterative) was applied. The program permits to analyse each step of excavation according to the construction methods. In order to show the validity of both the elasto-plastic model and the simulation process used, the program was applied to typical tunnel cross-sections. Since reasonable results were obtained the program will be seemingly useful in tunnel design. The program could also be used in other geotechnical problems where the plane strain condition is valid