Stability analysis of existing railway rock tunnel with degradations via open BIM-CAE (2025)
- Authors:
- Autor USP: VIZINI, VÍTOR OLIVEIRA SANTOS - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PEF
- Subjects: TÚNEIS; ESTABILIDADE; BIM; CAE
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Túneis ferroviários são ativos que se degradam ao longo do tempo, exigindo a implementação de um Sistema de Gestão de Túneis (SGT) para garantir sua manutenção e segurança. Uma atividade crucial do SGT é a análise numérica de estabilidade, que avalia as condições de equilíbrio atuais e futuras. A integração de tecnologias digitais, como o Building Information Modeling (BIM) e o Computer-Aided Engineering (CAE), pode aprimorar significativamente a gestão e a análise da estabilidade dos túneis. O objetivo desta tese é desenvolver procedimentos para a realização de análises de estabilidade de túneis ferroviários existentes em rocha e com degradações, por meio de uma abordagem BIM–CAE aberta. Foi realizada uma revisão bibliográfica para identificar e analisar as degradações típicas em túneis, apresentando nomenclaturas, definições, causas-raiz, mecanismos de falha, sintomas e consequências. O estudo também fornece informações sobre a severidade das degradações, as inter-relações entre elas e recomendações preventivas. Foi proposto um método de modelagem numérica da interação maciço–suporte, capaz de simular os componentes estruturais e representar adequadamente o comportamento do túnel. O método permite a modelagem prática de múltiplos revestimentos, interfaces e reforços. Os resultados demonstraram estados de tensões e deslocamentos coerentes, conduzindo à análises fisicamente consistentes e computacionalmente eficientes. Foi proposta uma estratégia BIM aberta para apoiar as análises CAE, integrando informações de Projeto, As-built e As-is, bem como modelando dados geotécnicos, etapas construtivas, sistemas de suporte, instrumentação, ensaios de inspeção e registros de degradação, contribuindo para a análise e o diagnóstico das condições dos túneis. Um procedimento para a análise de estabilidade detúneis utilizando uma abordagem aberta em CAE foi apresentado por meio de uma aplicação em caso real, integrando o modelo BIM e empregando o método proposto de interação maciço–suporte. A análise contemplou as fases de construção, vida útil e previsões futuras, utilizando modelos empíricos dependentes do tempo, ensaios, retroanálises com dados de instrumentação, diagnósticos de degradações e parâmetros baseados na literatura. Foi proposta uma abordagem para a interpretação das taxas de deslocamento ao longo da vida útil do túnel, visando à avaliação de suas condições de estabilidade e segurança. A previsão de instabilidade foi estimada, e medidas mitigadoras, prazos e prescrições de soluções foram sugeridos para o túnel analisado. A integração dos modelos BIM e CAE foi desenvolvida, resultando na criação de um Gêmeo Digital (GD) aberto. A arquitetura, a estrutura e os fluxos de trabalho do DT foram detalhados, incluindo seus processos de construção, operação e atualização, com formatos de arquivos neutros e programas de código aberto. Projetado para atuar de forma eventual e periódica, o GD processa dados, fornecendo informações sobre o estado atual e previsões futuras. Os procedimentos propostos nesta tese fornecem uma metodologia replicável e gratuita, com foco na interoperabilidade e acessibilidade, apoiando a gestão digital dos ativos e contribuindo para o aumento da segurança operacional e da vida útil.
- Imprenta:
- Data da defesa: 08.12.2025
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ABNT
VIZINI, Vitor Oliveira Santos. Stability analysis of existing railway rock tunnel with degradations via open BIM-CAE. 2025. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2025. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3145/tde-27022026-101316/pt-br.php. Acesso em: 28 fev. 2026. -
APA
Vizini, V. O. S. (2025). Stability analysis of existing railway rock tunnel with degradations via open BIM-CAE (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3145/tde-27022026-101316/pt-br.php -
NLM
Vizini VOS. Stability analysis of existing railway rock tunnel with degradations via open BIM-CAE [Internet]. 2025 ;[citado 2026 fev. 28 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3145/tde-27022026-101316/pt-br.php -
Vancouver
Vizini VOS. Stability analysis of existing railway rock tunnel with degradations via open BIM-CAE [Internet]. 2025 ;[citado 2026 fev. 28 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3145/tde-27022026-101316/pt-br.php
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