Túneis de seção variável: contribuições à análise de tensões e deformações

Abstract

Atualmente há em diversos países uma busca incessante por novas fontes de energia e de alternativas para desafogar o tráfego nas rodovias e ruas que aumentam cada vez mais. A pesquisa desenvolvida no presente trabalho realiza um estudo inédito sobre a aplicação de túneis de seção variável com as finalidades de gerar maior energia em sistemas hidrelétricos e melhorar a funcionalidade dos sistemas metroviários. No caso da geração de energia, esta pesquisa visa a aplicação de túneis em sistemas hidrelétricos de forma inovadora objetivando a obtenção de maiores ganhos na geração de energia. No caso dos túneis metroviários, o estudo realizado considera a alternativa de uso de seção transversal variável na transição entre túneis de estação e túneis de via, reduzindo os esforços de tensões e deformações ocasionando dessa forma maior segurança e economia. Além dos aspectos de pesquisa pura, o estudo formal de túneis com seção transversal variável trata-se de um assunto inédito na Engenharia de Túneis e também considera questões relativas aos elementos geotécnicos, estruturais e construtivos, bem como dos respectivos aspectos econômicos diretos e indiretos dessas obras. Em termos gerais, a variação suave da seção transversal, permitirá diminuir os esforços nos túneis metroviários uma vez que não ocorrerá a mudança brusca de seção entre o túnel de via e o túnel de estação. Ambos os tópicos serão verificados a partir da realização de modelagens numéricas tridimensionais com a utilização do software MIDAS GTS NX.

Abstract : Actually there is in many countries, an incessant search for new sources of energy and alternatives to extinguish traffic on the highways and streets that are increasing. The research developed in the present work makes an unpublished study on the application of tunnels of variable section with the purpose of generating more energy in hydroelectric systems and improving the functionality of the subway systems. In the case of power generation, this research aims at the application of tunnels in hydroelectric systems in an innovative way aiming at obtaining greater gains in the generation of energy. In the case of the subway tunnels, the study considers the alternative of using a variable cross-section in the transition between "station tunnels" and "track tunnels, reducing tensile and deformation stresses, thus causing greater safety and economy. In addition to the pure research aspects, the formal study of tunnels with variable cross-section is an unprecedented subject in Tunnel Engineering and also considers issues related to the geotechnical, structural and constructive elements, as well as the respective direct and indirect economic aspects of these construction. Generally speaking, smooth variation of the cross section will reduce the stresses in the subway tunnels since there will be no sudden section change between the track tunnel and the station tunnel. Both topics will be verified from the realization of three-dimensional numerical modeling using the MIDAS GTS NX software.