Modelação 2.5D MEF-PML de vibrações induzidas em túneis

• Type: Article in National Scientific Journal
• Date: 2018

Authors

Pedro Alves Costa (Author) FEUP; António Silva Cardoso (Author) FEUP; Patrícia Lopes (Author) Other; Rui Calçada (Author) FEUP

Journal

Title: Geotecnia

Vol. 144

Pages: 89-118

ISSN: 0379-9522

Other information

DOI: 10.24849/j.geot.2018.144.08

Resumo (PT): A simulação e o estudo da problemática das vibrações induzidas pelo tráfego ferroviário em túneis é uma tarefa difícil e complexa. O carácter semi-indefinido do domínio circundante do túnel associado às características tridimensionais do problema são os principais responsáveis pela complexidade do problema. Uma solução eficiente e precisa para a simulação do comportamento dinâmico de estruturas muito longas, como por exemplo, vias férreas ou túneis, é proposta utilizando técnicas 2.5D no contexto do método dos elementos finitos, e adoptando PML’s para o tratamento das fronteiras devido à truncatura do domínio. Dado o recurso a uma abordagem 2.5D MEF-PML não ser usual, as equações do 2.5D PML são derivadas, salientando-se a compatibilidade com o 2.5D MEF. Após essa breve descrição do modelo, exemplos de validação são apresentados, demonstrando a precisão do modelo. Por último, um estudo paramétrico é desenvolvido por forma a avaliar a influência de algumas propriedades do túnel e do solo, nas vibrações induzidas à superfície do maciço.

Abstract (EN): The simulation and study of problems related with vibrations induced by railway traffic in tunnels is a difficult and complex task. The semi-indefined character of the domain surrounding the tunnel associated to the 3-dimensional characteristics of the problem are the major causes of that complexity. An efficient and accurate solution for the simulation of the dynamic behavior of very long structures, i.e., railways or tunnels, is proposed by using 2.5D techniques in the context of the finite elements method, and adopting PML’s for the treatment of the boundaries due to the truncation of the finite elements mesh. Since the resource to 2.5D FEM-PML approach is not very usual, the equations of the 2.5D PML are derived, highlighting the compatibility with the 2.5D FEM. After that brief presentation of the model, a range of validation examples are depicted, showing the accuracy of the model. Finally, a parametric study is presented in order to evaluate the influence of some tunnel and ground properties in the vibrations assessed at the ground surface.

Language: Portuguese

Type (Professor's evaluation): Scientific

No. of pages: 30