Universidad Politécnica Salesiana Carrera de Ingeniería Civil
Nombre: Diego Juez Martínez
Fecha: 06-06-2014
Materia: Cimentación y Geotecnia
Asunto: Deber AVAC
¿Qué métodos de sostenimiento de túneles existen? Describir cada uno.
Sostenimiento de Túneles Existen gran cantidad de método a lo largo del tiempo diferentes investigadores, han diseñado sistemas de sostenimiento en función de las características de macizo rocoso y las metodologías de diseño. Para lo cual se los ha clasificado en Métodos Analíticos, Numéricos y Empíricos. METODO ANALITICO: Estos métodos se basan en soluciones analíticas cerradas para túneles túneles de sección circular, en terrenos que pueden modelarse con un comportamiento elástico o elastoplástico, partiendo de unas tensiones y geometría geometría simplificadas se puede calcular analíticamente la relación entre deformación y presión interna de una abertura circular en el suelo (curva característica de la cavidad). Al mismo tiempo, se puede calcular analíticamente, para un determinado tipo de sostenimiento, la misma relación entre la presión interna y la deformación radial (curva característica del sostenimiento). El punto de intersección entre las dos curvas da el punto de equilibrio ( presión y deformación) para una determinada combinación de cavidad y elemento de sostenimiento. Este método es más o menos fácil de aplicar y permite obtener unos resultados bastante buenos a la hora de diseñar un sostenimiento. Sin embargo, sólo se puede aplicar en condiciones s implificadas de tensiones naturales, geometría, comportamiento geo mecánico y configuración geológica. METODOS NUMERICOS : El cálculo de esfuerzos y deformaciones de un macizo rocoso o un suelo, con el uso de métodos numéricos, se basa en la resolución de e cuaciones diferenciales que controlan el comportamiento mecánico de dicho material. Tenemos elementos de contorno (MEC), métodos de elementos finitos(MEF), métodos de elementos discretos(MED). Los métodos de elementos finitos (MEF), unos de los más utilizados, se basan en el principio de discretización de un cuerpo en una serie de elementos finitos. El comportamiento de estos elementos se puede controlar imponiendo ciertas leyes de la mecánica de forma predefinida bajo acción e influencias externas. Los métodos de elementos finitos sirven para modelar el compo rtamiento de estructuras de túneles para varias condiciones y geometrías del terreno, como las respuestas elásticas lineales y no lineales, el comportamiento no lineal del material (plasticidad). Normalmente, estos métodos permiten modelar el terreno como si fuera un medio continuo o discontinuo, representando mucho mejor el comportamiento de los macizos rocosos muy fracturados.
El Método de Elementos de Contorno: Este método únicamente se discretiza (dividir en pequeños elementos) la superficie del macizo rocoso por ser analizada. Este método utiliza funciones que satisfagan exactamente a la ecuación diferencial y las funciones son definidas globalmente, sin subdividir en dominios, para la recomendación del sostenimiento, satisfaciendo las ecuaciones a dominios infinitos. Métodos de elementos discretos(MED): Método de elementos discretos con este se discretiza el terreno por medio una malla de bloques que están en contacto unos con otros. Estos bloq ues representan al macizo rocoso fracturado por las diversas familias de discontinuidades. Las ecuaciones se plantean en las deformaciones de cada bloque, pudiendo estos ser rígidos o deformables. Se resuelve para cada pequeño incremento de tiempo, pudiéndose obtener deformaciones, velocidades y aceleraciones.El parámetro fundamental en este método es la resistencia al esfuerzo cortante de las discontinuidades, que esta representado por la cohesión y el ángulo de rozamiento de la junta. Es un método que exige una gran potencia de cálculo y que solo modela adecuadamente los macizos rocosos de buena calidad con familias de juntas bien definidas.
Di ferenci as entre los metodos anal iti cos y numé ricos: Los métodos analíticos hacen hipótesis en función del material y la geometría y no permiten modelar el método constructivo. En Cambio los métodos numéricos hacen, menos hipótesis sobre el material, permitiendo geometrías libres y una modelación del método de sostenimiento y constructivo a emplear. METODOS EMPIRICOS
Estan basados en la clasificación, geo mecánicas, como Barton (Q), para el sostenimiento se determina el (De)= es la relación ancho, alto y profundidaddel túnel dividido par el ESR ESR= Valor de soporte de excavación, que depende el tipo de excavación, tomado en tablas 3.17 (Braja M. Das) , En base del índice de Q y el valor De y el dimensionamiento equivalente. Este método no tiene consideraciones de ancho ni profundidad, la excavación tine q ser únicamente con voladura. Sistema RMR (Bieniawski 1973, 1989) : La resistencia a compresión simple le da suma de cinco números que son a su vez fu nción RQD, Espaciamiento de las discontinuidades, Condición de las discontinuidades, Condición del agua, Orientación de las discontinuidades. En bases a estos parámetros se recomienda La guía de sostenimiento según Bieniawski y sus colaboradores tabla 3.14 nos explica los pernos q tenemos que usar, las características del hormigón y los marcos de acero. Limitaciones ancho hasta 10m y una profundidad de aproximadamente 900m.
Hormigón proyectado: El hormigón proyectado o gunita tiene dos efectos principales; sellado de la
superficie, cerrando las juntas.. Por otro lado, el hormigón proyectado forma un anillo que, al adquirir resistencia, trabaja como lámina y resiste las cargas producidas por la deformación de la roca. También es capaz de resistir la carga puntual ejercida por pequeñas cuñas que se apoyan sobre la lámina. Bulones: El bulonado permite que se cosan las juntas de la roca por medio de armaduras de acero,
impidiendo el deslizamiento de unas rocas a favor de las fracturas. También tiene efecto de confinamiento de la roca, armando la roca. Capaz de absorber las tracciones que aparecen en el terreno y se impide la generación de zonas decomprimidas. Cerchas. Define la geometría del túnel su función resistente al trabajar como arco y colaborar con el
hormigón proyectado. Paraguas: Son elementos lineales de refuerzo colocados paralelos al túnel por delante del frente y
situados por encima de la línea de excavación. Chapas Bernold: Son chapas ranuradas que se usan como encofrado perdido, rellenado huecos o en
zonas en las que ha habido un desprendimiento se colocan con el hor migón. Existen más métodos se han nombrado los más importantes y utilizados.
Bibliografia : ITA (International Tunnelling and undergroup space association),
http://www.ita-aites.org/es/how-to-go-undergound/design/design-methods http://www.ingeopres.es/wp-content/uploads/2012/01/Caracter_-Bieniawski.pdf
