Os túneis são projetados em reservatórios ou estradas subterrâneas não são construídas todos os dias como outras estruturas. Eles poderiam ser construídos em rocha ou terra.
Por exemplo, um túnel construído para uma rodovia é projetado para suportar cargas externas provenientes da cobertura rochosa ou de outro material de cobertura.
No entanto, os túneis portadores de água são projetados para cargas externas e externas.
Quando o túnel transporta água a alta pressão, exerce pressão de água na área circundante. Especialmente quando há menos cobertura rochosa, precisamos verificar se a cobertura é suficiente para suportar esta carga se o túnel não estiver revestido.
Ao revestir um túnel, precisamos considerar as cargas que irão atuar no túnel e o túnel deve ser projetado tendo estes fatores em mente. Também existe o risco de desabamento na área ao redor do túnel.
Dependendo do tipo de material envolvente, pode ser realizada a construção de um túnel.
Túneis com cobertura rochosa de alta qualidade geralmente não são revestidos com concreto armado, além da construção por pulverização.
No entanto, na saída, o túnel deve ser revestido com um revestimento de aço ou concreto se a cobertura rochosa for insuficiente. A maioria dos planejadores de túneis enfrenta esta situação. Normalmente, eles determinam a distância que a seção não forrada pode continuar e o restante do comprimento é alinhado.
Elabore uma seção com um apropriado capa de rocha
Se houver cobertura rochosa suficiente, podemos projetar o túnel com ou sem revestimento. Se tivermos rocha de boa qualidade, podemos construir um túnel sem revestimento. No entanto, se a rocha for fraca, precisamos considerar a qualidade da rocha ao projetar.
Projeto de túnel para cargas externas
Se houver cobertura rochosa suficiente, não há necessidade de se preocupar com o colapso total do túnel.
No entanto, podem ocorrer falhas locais. Caso a rocha não seja de qualidade suficiente ou não possa ser estabilizada com concreto projetado (armado ou não), devemos ter um revestimento que possa suportar as cargas externas.
O desenho do forro leva em consideração o tipo de rocha.
A qualidade e o tipo da rocha devem ser verificados no local antes da realização do planejamento. Em livros ou normas de construção de túneis você pode ler quais cargas devem ser levadas em consideração no planejamento do revestimento do túnel, dependendo do tipo de rocha.
“EM 1110-2-2901 Túneis e poços em rocha” é uma das normas mais utilizadas que podemos utilizar nos nossos projetos. Fornece uma diretriz para a construção de túneis dependendo das diferentes condições do terreno.
O valor acima foi retirado da EM 1110-2-2901. Dependendo da condição da rocha, do espaçamento entre fissuras e do valor RQD, a carga da rocha pode ser selecionada. Por exemplo, se considerarmos rochas maciças e moderadamente fraturadas, a carga da rocha é de 0,5 B.
Hp = 0,5 B x (densidade da rocha)
Suponha que o diâmetro do túnel (B) seja de 2,5 m
Densidade da rocha 25 kN/m3
HP = 0,5 x 2,5 x 25
= 31,25kN/m2
Esta carga pode ser aplicada ao túnel como uma carga de gravidade. Para determinar as tensões do túnel, podem ser utilizadas análises de elementos finitos ou equações fornecidas em códigos para diferentes formatos de túnel.
Além das cargas da rocha, a pressão externa da água também deve ser levada em consideração durante o projeto. Caso não exista um sistema de drenagem adequado, o projeto deve levar em consideração a coluna d'água ou parte dela.
Quando o sistema de drenagem adequado está instalado, a pressão externa da água de irrigação pode ser reduzida ou quase eliminada no projeto.
No entanto, a pressão da água de projeto pode ser considerada como o valor inferior de 25 por cento da pressão total e uma pressão correspondente a uma coluna de água com uma altura de três diâmetros de túnel.
As cargas devem ser levadas em consideração na análise do túnel. A EM 1110-2-2901 contém uma tabela que pode ser utilizada para criar combinações de cargas.
As combinações de cargas podem ser criadas considerando os fatores indicados na tabela acima.
Se ocorrer deformação lateral, isso aumenta as forças de flexão e cisalhamento do túnel. Se houver uma grande cobertura rochosa, o túnel não pode deformar-se lateralmente.
Isto pode ser levado em conta na análise e a rocha pode ser considerada como suporte para o túnel.
O suporte rochoso pode ser um modelo dependendo do tipo de rocha. A resposta subterrânea da rocha pode ser calculada usando as equações da EM 1110-2-2901.
Dependendo do ângulo do arco, tamanho do elemento, resposta posicional e módulo da rocha, a resposta subterrânea pode ser calculada nas direções radial e tangencial.
A figura acima mostra a representação gráfica da resposta subterrânea.
Devemos aplicar a reação de fundo conforme mostrado na figura.
Dependendo dos requisitos de projeto, a reação de fundo tangencial pode ser omitida.
Além disso, quando modelamos o túnel com software, as molas não devem estar sujeitas a nenhuma tensão de tração. Apenas a condição de compressão precisa ser levada em consideração, pois a rocha não suporta tensões de tração.
Projeto de túnel para cargas internas
Se houver cobertura rochosa suficiente, a carga interna pode ser suportada pela rocha circundante devido à pressão da água. Mesmo que haja uma grande cobertura rochosa, o túnel não pode deformar-se. Portanto, não há tensões causadas pela carga interna de água.
Elabore uma seção com um insuficiente capa de rocha
Rocha de alta qualidade é encontrada nas áreas onde são construídos túneis. No entanto, há casos em que encontramos rocha ou solo de má qualidade no topo do túnel. Mesmo que tenhamos rocha de alta qualidade, ela deverá ser suficiente para absorver o estresse interno que a pressão da água exerce sobre a rocha circundante.
Projeto para cargas externas
Se a cobertura rochosa não for suficiente, será necessário utilizar revestimento de aço ou concreto para suportar as cargas internas.
Se o túnel não transportar água, não exercerá pressão interna sobre a rocha circundante. As cargas externas que atuam no revestimento do túnel devem ser levadas em consideração durante o planejamento.
O artigo técnico “Grandes túneis em Bad Rock 2000 Palestra Terzaghi de Evert Hoek“” pode ser chamado de rascunho. É um guia muito bom para projetar tais casos.
No entanto, diferentes métodos para cálculo da carga rochosa foram propostos em estudos e livros.
EM 1110-2-2901 fornece uma diretriz para encontrar um local que exija a seção alinhada. Além desta posição, a seção pode ser criada como uma seção sem forro, se necessário.
Para determinar a distância necessária para o troço de linha, pode ser utilizada a seguinte figura da EM 1110-2-2901.
A Figura 9-2 mostra a cobertura de pedra necessária para cursos de água pressurizados não revestidos.
Este é o critério norueguês para delimitar rochas. Este conceito é um método comumente usado por designers.
Esta é uma técnica e ferramenta muito simples para determinar a cobertura mínima de pedra para um túnel sem revestimento. O peso do maciço rochoso ou da cobertura é equilibrado pela cabeça interna do túnel.
Ao procurar a(s) cobertura(s) rochosa(s), deve-se prestar atenção às condições da superfície.
Por exemplo, se a cobertura superior for feita de terra ou rocha desgastada, este tipo de material pode ser lavado quando a água flui ao longo da superfície.
Além disso, o fator de segurança deve ser suficientemente levado em consideração. Pode variar entre 1,05 e 3 e pode estar relacionado à intenção do projeto.
A Figura 9.1 mostrada abaixo também pode ser usada para planejamento de túneis. Podemos escolher um método e então começar a planejar. O método mais utilizado e mais simples é o critério de limitação norueguês.
Depois de selecionarmos os critérios, podemos calcular a seção que precisa ser alinhada usando a equação fornecida na diretriz.
A carga externa que deve ser levada em consideração no projeto é o peso da cobertura rochosa ou do material de cobertura.
Podemos aplicar esse peso como uma carga gravitacional para análise.
Se houver uma grande cobertura rochosa na direção lateral, podemos considerar a rocha como um suporte contra a deformação lateral. Porém, se houver cobertura rochosa insuficiente na direção lateral, é aconselhável não considerá-la como suporte.
Projeto para cargas internas
Se a cobertura rochosa for insuficiente, os túneis deverão ser revestidos conforme descrito acima.
A pressão da água pode ser considerada como uma carga interna, enquanto o peso da sobrecarga pode ser considerado como a carga exercida pelo topo da estrutura como uma carga gravitacional.
Dependendo da altura da carga e da deformação do túnel, o peso do material entupido deve ser manuseado com muito cuidado.
Às vezes pode ser benéfico, mas também pode ser um fardo prejudicial.
Por exemplo, quando aplicamos um fator ao criar uma combinação de carga, ele cria um peso que é maior que o peso existente do material residual.
Isto pode aumentar o momento de levantamento e reduzir o momento de deflexão. Na verdade, isso depende inteiramente da análise que fazemos. Portanto, é melhor ter muito cuidado com o peso do material de cobertura se quisermos aplicá-lo no modelo.
Além disso, o item design e construção de Travessia do túnel Para mais informações sobre este tópico você também pode consultar aqui.
