TÚNELES – Método Método de de las curvas curvas características características
PROBLEMÁTICA DE LOS TÚNELES - G. Lomb Lombar ardi di - 1974 1974
Túneles -- Método Método de de las curvas curvas características características Sostenimientos
Túneles -- Método Método de de las curvas curvas características características Deformaciones en el frente de avance del túnel
Túneles -- Método Método de de las curvas curvas características características Deformaciones en el frente de avance del túnel
Túneles -- Método Método de de las curvas curvas características características Ecuaciones –curva del macizo • Túnel circular radio ro • Estado de tensiones previas po • pi: p interior ficticia • Material homogéneo elastoplástico, rotura según MohrCoulomb:
Túneles -- Método Método de de las curvas curvas características características Ecuaciones-curva del macizo
Comportamiento elástico: pi>pcr
Comportamiento plástico: pi
ui: deformación radial [mm]
Túneles -- Método Método de de las curvas curvas características características Curva
5.50
] a p M [ i p
Sostenimiento de túnel circular Método de convergencia
po
5.00 4.50 4.00 3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00
pcr ui [mm ]
0.50 0.00 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Túneles -- Método Método de de las curvas curvas características características Curva del sostenimiento - EQUILIBRIO ] a p M [ i p
1.50 1.40
Sostenimiento de túnel circular - Método de convergencia
pi máx
1.30 1.20 1.10 1.00 0.90
Ks: rigidez
0.80 0.70
equilibrio
0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10
uio
0.00 0.0
0.5
ui [mm ] 1.0
1.5
2.0
2.5
pi = Ks ε = Ks ui / ro, pi
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
Sostenimiento: pi máx , Ks Método constructivo: ui o
Túneles -- Método Método de las curvas curvas características Sostenimientos
Túneles -- Método Método de de las curvas curvas características características Deformaciones
ε
= ui/D=1%
A partir de clasificación
Tabla 2 - INDICE DE CALIDAD EN TUNELES (Instituto de Geotecnia de Noruega) INDICE Q de BARTON
1 _ INDICE DE CALIDAD DE ROCA
Túnel vial, D=12.90m. De = 12.90 / 1.3 = 9.92m Macizo rocoso: Q e/ 0.09 y 0.67
Exterior
Intermedio
Interior
10
25
25
15
15
15
2
3
2
3
2
2
1
1
1
5
5
2.5
RQD
2 _ SISTEMAS DE FISURAS
Jn
3 _ RUGOSIDAD DE LAS FISURAS
Jr
4 _ ALTERACION DE LAS JUNTAS
Ja
5 _ FACTOR DE REDUCCION POR AGUA EN LAS FISURAS
Jw
6 _ FACTOR DE REDUCCION DE ESFUERZOS
SRF Q = RQD x Jr x Jw Jn Ja SRF
•
Q=
0.09
0.50
0.67
Roca de calidad
MU Y MALA
MU Y MALA
MU Y MALA
Sostenimiento:
Gunita: espesor medio 12cm, con malla. Anclajes: en malla, separación 1.50m.
Túneles -- Método Método de de las curvas curvas características características
Cálculo del sostenimiento de un túnel Método de convergencia o curvas características ROCA PROMEDIO cohesión macizo: c m= ángulo de fricción macizo φm = Em= Peso específico de la roca fisurada γ r = z: profundidad del túnel = Radio del túnel r io = Relación de Poisson del macizo υ =
44 t/m2 51 153900 2,70 80,00 6,45 0,2
° t/m2 t/m3 m m
po= k=
216 t/m2 248,50 t/m2 7,97
pcr=
20,45 t/m2
σ cm=
Hipótesis: Túnel circular de radio ri Tensiones in situ verticales y horizontales iguales = po Material elástico: E, υ : Material fisurado alrededor del macizo con r plástico rp
1- Curva característica del macizo p [t/m2] 216,00 196,44 176,89 157,33 137,78 118,22 98,67 79,11 59,56 40,00 20,45 18,40 16,36 14,31 12,27 10,22 8,18 6,13 4,09 2,04 0,00
ui elast[m] 0,00000 0,00098 0,00197 0,00295 0,00393 0,00492 0,00590 0,00688 0,00787 0,00885 0,00983
ui plast [m]
0,00983 0,01011 0,01039 0,01069 0,01100 0,01133 0,01168 0,01204 0,01243 0,01284 0,01328
ui [mm] 0,00 0,98 1,97 2,95 3,93 4,92 5,90 6,88 7,87 8,85 9,83 10,11 10,39 10,69 11,00 11,33 11,68 12,04 12,43 12,84 13,28
ri [m] 6,450 6,449 6,448 6,447 6,446 6,445 6,444 6,443 6,442 6,441 6,440 6,440 6,440 6,439 6,439 6,439 6,438 6,438 6,438 6,437 6,437
rp [m] p techo [t/m2] p piso [t/m2] 6,450 216,00 216,00 6,449 196,44 196,44 100 ] 6,448 176,89 176,89 2 m 6,447 157,33 / 90157,33 t [ 6,446 137,78 137,78 p 80118,22 6,445 118,22 6,444 98,67 98,67 70 6,443 79,11 79,11 6,442 59,56 59,56 60 6,441 40,00 40,00 6,450 20,42 50 20,47 6,484 18,52 18,28 40 16,58 6,520 16,14 6,558 14,63 13,99 30 6,597 12,70 11,84 6,639 9,68 20 10,76 6,682 8,84 7,52 6,728 5,35 10 6,92 6,777 5,01 0 3,10 6,829 01,21 2 4 6 6,883
Sostenimiento de túnel circular Método de convergencia -ROCA PROMEDIO
hastiales Revest H°
ui [mm] 8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
2- Sostenimiento de un recubrimiento de Hormigón in situ o proyectado Resistencia a la compresión simple del hormigón σc conc= Módulo de elast icidad del hor migón Ec= Relación de Poisson del hormigón υ c =
2100,00 t/m2 2100000, 00 t/m 2 0,2
Espesor del hormigón: tc= Rigidez del refuerzo: kc= Presión máxima del soporte: ps cmáx= Deformación inicial a partir de la cual toma carga: uio=
46000 t/m2 40 t/m2 6,00 mm
0,12 m
Rigidez del refuerzo: kc= áxim a del soporte: ps cmáx=
41269,93 t/m2 38,01 t/m 2
p equilibrio:
FS =
24 t/m2
1,7
Curva de refuerzo disponible para revestimiento de Hormigón p
u 0 40,00 40,00
6,00 11,61 90
Túneles -- Método Método de de las curvas curvas características características
Cálculo del sostenimiento de un túnel Método de convergencia o curvas características ROCA MALA cohesión macizo: cm= ángulo de fricción macizo φm = Em= Peso específico de la roca fisurada γ r = z: profundidad del túnel = Radio del túnel r io = Relación de Poisson del macizo υ =
35 t/m2 46 82100 2,70 80,00 6,45 0,2
° t/m2 t/m3 m m
po= k=
216 t/m2 173,26 t/m2 6,13
pcr=
36,31 t/m2
σ cm=
Hipótesis: Túnel circular de radio ri Tensiones in situ verticales y horizontales iguales = po Material elástico: E, υ : Material fisurado alrededor del macizo con r plástico rp
1- Curva característica del macizo p [t/m2] 216,00 198,03 180,06 162,09 144,12 126,15 108,19 90,22 72,25 54,28 36,31 32,68 29,05 25,42 21,79 18,15 14,52 10,89 7,26 3,63 0,00
ui elast[m] 0,00000 0,00169 0,00339 0,00508 0,00678 0,00847 0,01016 0,01186 0,01355 0,01525 0,01694
ui plast [m]
0,01694 0,01786 0,01885 0,01993 0,02109 0,02235 0,02374 0,02528 0,02699 0,02891 0,03109
ui [mm] 0,00 1,69 3,39 5,08 6,78 8,47 10,16 11,86 13,55 15,25 16,94 17,86 18,85 19,93 21,09 22,35 23,74 25,28 26,99 28,91 31,09
ri [m] 6,450 6,448 6,447 6,445 6,443 6,442 6,440 6,438 6,436 6,435 6,433 6,432 6,431 6,430 6,429 6,428 6,426 6,425 6,423 6,421 6,419
rp [m] p techo [t/m2] p piso [t/m2] 6,450 216,00 216,00 6,448 100 198,03 198,03 ] 6,447 180,06 180,06 2 m / 90 162,09 6,445 162,09 t [ 6,443 144,12 144,12 p 80 126,15 6,442 126,15 6,440 108,19 108,19 70 6,438 90,22 90,22 6,436 72,25 72,25 60 6,435 54,28 54,28 50 6,450 36,36 36,26 6,517 32,91 32,45 40 6,589 29,47 28,62 6,666 26,05 24,78 30 6,749 22,65 20,92 6,838 19,26 17,05 20 6,936 15,90 13,15 10 7,042 12,56 9,23 7,160 9,25 0 7,290 5,98 0 2 4 6 7,437 2,75
Sostenimiento de túnel circular Método de convergencia -ROCA MALA
hastiales Revest H°
ui [mm] 8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
2- Sostenimiento de un recubrimiento de Hormigón in situ o proyectado Resistencia a la compresión simple del hormigón σc conc= Mód ulo de ela st icid ad del ho rm ig ón Ec = Relación de Poisson del hormigón υ c =
2100,00 t/m2 2 10 0000 ,00 t/m 2 0,2
Espesor del hormigón: tc= Rigidez del refuerzo: kc= Presión máxima del soporte: ps cmáx=
46000 t/m2 40 t/m2
Deformación inicial a partir de la cual toma carga: uio=
12,00 mm
0,12 m
Rigidez del refuerzo: kc= áxim a d el s op or te: ps cm áx=
41269,93 t/m2 38 ,01 t/m 2
p equilibrio:
FS = Curva de refuerzo disponible para revestimiento de Hormigón p
u 0 40,00 40,00
12,00 17,61 90
36 t/m2
1,1
Cálculo del sostenimiento de un túnel Método de convergencia o curvas características PORTALES cohesión macizo: cm=
38 t/m2
ángulo de fricción macizo φm = Em= Peso específico de la roca fisurada γ r = z: profundidad del túnel = Radio del túnel r io = Relación de Poisson del macizo υ =
48,5 ° 100000 t /m2 2,70 t/m3 80,00 m 6,45 m 0,2
po= k=
216 t/m2 200,60 t/m2 6,97
pcr=
29,05 t/m2
σ cm=
Hipótesis: Túnel circular de radio ri Tensiones in situ verticales y horizontales iguales = po Material elástico: E, υ : Material fisurado alrededor del macizo con r plástico rp
1- Curva característica del macizo p [t/m2] 216,00 197,30 178,61 159,91 141,22 122,52 103,83 85,13 66,44 47,74 29,05 26,14 23,24 20,33 17,43 14,52 11,62 8,71 5,81 2,90 0,00
ui elast[m] 0,00000 0,00145 0,00289 0,00434 0,00579 0,00724 0,00868 0,01013 0,01158 0,01302 0,01447
ui plast [m]
0,01447 0,01507 0,01571 0,01639 0,01712 0,01790 0,01874 0,01965 0,02064 0,02173 0,02293
ui [mm] 0,00 1,45 2,89 4,34 5,79 7,24 8,68 10,13 11,58 13,02 14,47 15,07 15,71 16,39 17,12 17,90 18,74 19,65 20,64 21,73 22,93
ri [m] 6,450 6,449 6,447 6,446 6,444 6,443 6,441 6,440 6,438 6,437 6,436 6,435 6,434 6,434 6,433 6,432 6,431 6,430 6,429 6,428 6,427
rp [m] p techo [t/m2] p piso [t/m2] 6,450 216,00 216,00 6,449 150 197,30 197,30 ] 6,447 140 178,61 178,61 2 m / 6,446 159,91 159,91 t [ 130 p 6,444 141,22 141,22 120 6,443 122,52 122,52 6,441 110 103,83 103,83 6,440 100 85,13 85,13 6,438 66,44 66,44 90 6,437 47,74 47,74 80 6,450 29,09 29,01 70 6,502 26,32 25,96 60 6,556 23,57 22,91 50 6,614 20,82 19,85 40 6,676 18,08 16,77 6,741 15,36 13,69 30 6,812 12,65 10,59 20 6,888 9,95 7,48 10 6,971 7,27 0 7,061 4,61 0 2 4 6 8 10 7,160 1,98
Sostenimiento de túnel circular Método de convergencia -PORTALES
hastiales Revest H° hastiales largo plazo
ui [mm] 12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
2- Sostenimiento de un recubrimiento de Hormigón in situ o proyectado Resistencia a la compresión simple del hormigón σc conc= M ód ulo de ela st ic ida d d el hor migón Ec= Relación de Poisson del hormigón υ c =
2100,00 t/m2 21 000 00 ,00 t/m 2 0,2
Espesor del hormigón: tc= Rigidez del refuerzo: kc= Presión máxima del soporte: ps cmáx=
100000 t/m2 80 t/m2
Deformación inicial a partir de la cual toma carga: uio=
11,00 mm
0,25 m
Rigidez del refuerzo: kc= áx im a d el so por te: ps c máx=
87290,92 t/m2 7 6, 90 t/ m2
p equilibrio:
FS = Curva de refuerzo disponible para revestimiento de Hormigón p
u 0 80,00 80,00
11,00 16,16 90
40 t/m2
2,0
