Mod-2-NATM

COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERU MODULO 2 : Principios del NATM

GEOCONSULT LATINOAMERICA LTDA.

MODULO 2

Principios del Método NATM (New Austrian Tunnelling Method)

GEOCONSULT LATINOAMERICA LTDA. 1


T E M


A.

Origen del NATM

B.

Principios constructivos del NATM

C.

Diferencias en aplicación de NATM en roca y suelos

D.

Aspectos de Diseño y de Construcción

A S

T R A T A D O S 2

COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERU MODULO 2 : Principios del NATM A

Características de Austria, que dieron origen al NATM - 1

O

Morfología y Geología:

R

En primer lugar, la existencia de los Alpes y su geología variable, con altas tapadas y macizos rocosos de baja calidad.

I G E N


Necesidad de Infraestructura: Primero centrales hidroeléctricas y vías férreas; luego caminos y autopistas; más tarde, Metro de Viena; adicionalmente, cavernas estratégicas

D E

Materiales novedosos, para la época:

L

En la práctica, el Nuevo Método Austríaco de Construcción de túneles fue caracterizado básicamente por el empleo del hormigón proyectado como soporte primario. Éste junto con el empleo de “pernos de roca” como medidas de fortificación novedosas dieron lugar al desarrollo de nuevas explicaciones teóricas y a un diseño más económico. 3

N A T M

COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERU MODULO 2 : Principios del NATM A O


Características de Austria, que dieron origen al NATM - 2 “Partnering” – (Profesionales con alta experiencia):

G

Existencia de un gran número de profesionales con experiencia “empírica” y luego más teórica en tunelería permitió una estrecha participación de Mandantes en la toma de decisiones – buena cooperación entre las partes = “partnering” = búsqueda de soluciones técnicas óptimas con la mejor economía.

E

Profesionales destacados:

R I

N

D

Después de la 2º guerra mundial, hubo un número importante de personalidades que desarrollaron la tecnología en túneles, como Rabcevicz, Müller, Lauffer, Pacher, Seeber. De éstos, en 1964 Rabcewicz por primera vez empleó el término NATM, referiéndose a conceptos básicos de la práctica de construcción de túneles.

E

Aptitud del Método en las condiciones:

L

En las condiciones geológicas alpinas, muy variables, rápidamente cambiantes y complejas, el método NATM mostró su gran aptitud, tanto técnica como económica, en particular debido a sus características básicas: - selección de la sección transversal óptima - secuencia de excavación fácilmente ajustable - flexibilidad en la colocación del soporte - facilidad en la subdivisión de la sección transversal - fácil cambio de forma de sección transversal 4

N A T M

COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERU MODULO 2 : Principios del NATM A


Primeros Pasos en la Evolución del Método NATM - 1

O

NATM según RABCEVICZ:

R

Aplicación inmediata de un “sostenimiento primario” (revestimiento delgado – semirígido de HP y pernos) después de la excavación, para que el macizo sufra poca descompresión.

I G E

El “sostenimiento primario o inmediato” se diseña para alcanzar el equilibrio permanente, alcanzándose un estado secundario de tensiones en el macizo que es “estable”.

N

El “sostenimiento primario” se compone básicamente de una combinación óptima y ajustada a las condiciones imperantes de los siguientes elementos de fortificación:

D

“pernos”, “hormigón proyectado”, “malla metálica”, “marcos metálicos”, “elementos de fortificación anticipados en el frente”, etc.

E L

N A T M

Para garantizar la seguridad de la cavidad y el buen funcionamiento de los elementos de fortificación se requiere de un monitoreo sistemático. Se impone, como primer paso en este sentido, el monitoreo de deformaciones o convergencias de la cavidad. 5

COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERU MODULO 2 : Principios del NATM A O R I G E


Primeros Pasos en la Evolución del Método NATM - 2 Consolidación de las ideas y conceptos iniciales (Müller y otros): Utilización de la propia roca como elemento resistente. Reducción de los daños en el macizo a través del empleo de un sistema de tronadura controlado.

N

Instalación de un sostenimiento primario flexible, que sea capaz de otorgar el confinamiento necesario y proteger a la roca de la meteorización, descomposición y descohesión.

D

Instalación del sostenimiento en cantidad y oportunidad adecuadas para cada tipo de macizo – surge el concepto de “clasificación geotécnica del macizo”.

E L

Necesidad de control sistemático del comportamiento del macizo y del sostenimiento para comprobar su eficacia y la necesidad de refuerzo (ajuste) – monitoreo de convergencias.

N

Instalación de un revestimiento secundario o definitivo para lograr estabilidad y durabilidad a largo plazo; instalación diferida, cuando las deformaciones están estabilizadas.

A

Declaración Oficial del Término NATM:

T

En 1980 el Comité Nacional Austríaco de Túneles proclamó oficialmente una “Definición del NATM”.

M

6

COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERU MODULO 2 : Principios del NATM B


NATM - Resumen de los Principios actualmente reconocidos

P R

La resistencia mecánica del subsuelo alrededor de la cavidad debe ser

I

movilizada deliberadamente hasta el máximo grado posible o admisible

N C I P

El subsuelo puede/debe ser partícipe en la función portante de la cavidad

I O S D E L N A T M

La participación se logra permitiendo que el subsuelo se deforme se activa la resistencia al corte Para aumentar la función portante del suelo, debe proveerse a éste un confinamiento radial Surge la necesidad de instalación del sostenimiento primario, básicamente HP y pernos 7

COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERU GEOCONSULT LATINOAMERICA LTDA.

MODULO 2 : Principios del NATM B


P R

La movilización de la resistencia mecánica del subsuelo se logra permitiendo

I

que el subsuelo se deforme.

N

P I O S D

Presión de soporte

I

No-estable elástico

estable elástico

E

elástico

L

Convergencia de la cavidad

N A T M

Presión de soporte

C

Soporte rígido Soporte flexible Soporte blando Convergencia de la cavidad

Junto con la excavación se instala el soporte primario – shotcrete + marcos + pernos que es flexible para permitir la deformación del macizo y que, a medida que se deforma, confiere confinamiento a éste, logrando la estabilización con participación prioritaria en la acción portante por parte del macizo.

8




P R

El sostenimiento primario o inicial instalado tendrá características de rigidez-

I

deformación compatibles / apropiadas para el subsuelo respectivo.

N

Elementos de sostenimiento permanentes se instalan en forma diferida.

C I

Con soporte muy rígido

grandes presiones

rotura soporte

P I O S

Con soporte flexible más económico

siempre que seguro roca colabora

Soporte permanente de menor envergadura

D E L N A T M

9




P R

Se instalan instrumentos para

I

monitorear las deformaciones del

N

sistema de sostenimiento primario y

C I P

su acción resistente. Dónde necesario o apropiado, los resultados de éste

I

permiten el ajuste del soporte y la

O

secuencia de excavación.

S D E L N A T M

10




P R

Túneles son excavados y fortificados

I

alternada y sucesivamente, en forma

N

cíclica; las etapas y áreas de

C I P I

excavación pueden ser variadas en función de las condiciones de borde y necesidades de proyecto.

O S D E L N

VENTAJAS - POSIBILIDADES Control de los esfuerzos en el subsuelo. Control de las tensiones y esfuerzos en los elementos de sostenimiento.

T

Limitación/control de las deformaciones y asentamientos del terreno.

M

Mejora de las condiciones de trabajo. 11

A

COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERU MODULO 2 : Principios del NATM B P



R I N C I P I O

La forma de la sección transversal puede ser aleatoria y variarse con gran facilidad. Pueden generarse fácilmente geometrías compuestas de 2 ó 3 celdas.

S D E L N A T M

Con métodos de excavación mecanizados existen mucho más restricciones en este sentido. 12




P R

El “sostenimiento primario” consiste de un revestimiento delgado de

I

hormigón proyectado, combinado con alguno o todos los siguientes

N

elementos de soporte:

C I

pernos

P

Malla de acero soldada

I

Fibras de acero o sintéticas

O S

Marcos de alma llena o reticulados marchiavantis

D E L N A T M

13




P R

El “sostenimiento definitivo o permanente” usualmente se compone de una

I

cáscara de hormigón moldeado –simple o armado- el que normalmente se

N

diseña en función de los requerimientos específicos del proyecto, a saber:

C I

Resistencia estructural

P

Durabilidad, ante incendio, si necesario

I

Estabilidad ante acciones diferidas

O

Impermeabilidad o estanqueidad

S

Aptitud para la ventilación

D E L N

Aspectos constructivos - Equipamiento

A

Protección ante acciones externas agresivas.

T

Resistencia a la abrasión, (túneles hidráulicos, por ejemplo).

M

14

COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERU MODULO 2 : Principios del NATM C N A T M E N R


Desarrollo del NATM – Aplicación en Suelos Blandos NATM en suelos blandos y medios urbanos: Con la creciente demanda de construcción de túneles, en particular en ciudades, para Metros, se produjo una necesidad de desarrollo y adaptación de los principios del NATM a las nuevas condiciones: baja tapada, en general, suelos blandos, existencia de agua subterránea y prevención de daños a infraestructura.

O

Éxito en aplicación causó desarrollo:

C

A partir de los años 70 el método se comenzó a emplear en la construcción de Metros en suelos blandos (Frankfurt, Munich, Nuremberg , Bochum, Viena, etc.) El método probó técnica y económicamente ser eficiente frente al empleo de excavaciones con escudos

A / S U E L O

15

COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERU MODULO 2 : Principios del NATM C N A


Diferencias básicas entre NATM en Roca y Suelos Blandos EN ROCA

EN SUELOS BLANDOS

T M

En general, túneles con alta tapada y mayores tensiones en el macizo.

En general, casos de túneles con baja tapada, áreas urbanas y cargas limitadas.

E

En general, tendencia a falla de elementos o sistemas de soporte demasiado rígidos.

Conocimiento detallado de las máximas cargas y garantía de diseño apropiado de los elementos de soporte.

En general poca relevancia de las deformaciones del subsuelo en la superficie.

En general, necesidad imperiosa de control/limitación de las deformaciones.

En general, menos relevancia en la “oportunidad” de instalación del soporte definitivo.

Muy poca flexibilidad en término de posibilidad de instalación de soporte en forma diferida; necesidad de reacción inmediata.

Los pernos de roca adquieren una relevancia especial; rev. HP importante.

Los pernos en general no aportan una resistencia significativa; se hace más relevante el revestimiento de HP.

N R O C A / S U E L O

La forma de la sección en grl. puede diverger de la forma teórica.

Garantía de forma teórica indispensable. 16

COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERU MODULO 2 : Principios del NATM C

Medidas especiales que surgen como Complemento

N

Necesidad que se plantea:

A

Con la buena experiencia adquirida en suelos competentes y secos se inició la aplicación del método en condiciones geotécnicas poco favorables (suelos muy blandos, presencia de agua subterránea, materiales sin cohesión, etc.)

T M E

R

Elementos de sostenimiento ancipados en el frente: paraguas de tubos de acero de gran diámetro; micro-pilotes.

O

Paraguas de Pilotes de Jet Grouting.

N

C A /

Inyecciones de Consolidación, de Compensación de Deformaciones o de Impermeabilización.

S

Congelamiento del Subsuelo.

U

Empleo de Aire Comprimido.

E

Drenaje Anticipado con lanzas con o sin vacío.

L O


Construcción de galerías piloto, con tratamientos especiales anticipados.

17

COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERU MODULO 2 : Principios del NATM C N A


Paraguas de Tubos de Acero de Gran Diámetro Proveen sostenimiento temporal anticipado, evitando sobreexcavaciones y posibles colapsos.

T M E N

Limitan las deformaciones/asentamientos en la superficie. Aumentan condiciones de seguridad en obra ante imprevistos. Permiten intervenir con inyecciones de consolidación o de impermeabilización.

R O C A / S U E L O 18



Excavación Bajo Aire Comprimido

N A T M

Se emplea bajo la napa freática en suelos inestables y/o para prevenir la necesidad de depresión de la napa; en general, se trata de evitar el empleo de inyecciones y de drenaje anticipado.

E N R O C A / S U E

Es rentable cuando el gasto de aire inyectado es reducido; se hace ineficiente cuando el suelo es muy permeable. Se puede emplear hasta una presión hidrostática p< 3 bares, dado que para mayores presiones no es permitido el acceso de personal. También se emplea en excavación de túneles mediante máquinas tuneleras.

L O 19



Pilotes de Jet Grouting

N A T M E N R

Cumplen la misma función que los paraguas de tubos de acero de gran diámetro Son aplicables básicamente en suelos granulares, en dónde el subsuelo puede constituir el “agregado de un hormigón pobre”. No pueden ser empleados bajo la napa freática, porque se construyen como sistemas “abiertos”.

O C A / S U E L O 20



Inyecciones Anticipadas del Subsuelo

N A

De Consolidación:

T

Rigidizan el subsuelo – aumentan su capacidad portante – limitan las deformaciones;

M

De Compensación:

E N R O C A / S U E L O

Se compensa la “pérdida” de volumen del suelo causada por la excavación del túnel, mediante el relleno de los poros de éste con material de ineyección; en caso necesario, se genera rotura de suelo.

De Impermeabilización: Se sellan los poros del suelo para evitar el ingreso del agua a la cavidad 21



Congelamiento del Subsuelo

N A T M E N R

Suelos saturados en agua pueden ser congelados anticipadamente a la excavación, para aumentar temporalmente su resistencia mecánica y estabilidad. Métodos: soluciones salinas o con gas licuado; se instalan tubos por los que se hace circular el fluido; se verifican las temperaturas en el suelo con sondas.

O C A / S U E L

El método es aplicable cuando la velocidad de circulación del agua es muy baja.

O 22



Construcción de Galerías Piloto Anticipadas

N A T M

Con el objetivo de instalación de medidas anticipadas de sostenimiento, de inyección, de impermeabilización o de drenaje. Para limitación de la deformación del suelo.

E N R

Para mantener la estabilidad del suelo en caso de excavación de grandes secciones transversales – excavación secuencial, con galería central o galerías laterales / en hastiales.

O C A / S U E L O 23

COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERU MODULO 2 : Principios del NATM D


Aspectos Relevantes en el Diseño de Túneles con NATM (Básicamente para condiciones urbanas y en suelos blandos)

N

Condiciones del Subsuelo – Investigaciones:

A T M D I S E Ñ O

Definición de las Unidades Litológicas y su estratificación – Ejecución de Calicatas, Pozos, Sondajes y Prospecciones Geofísicas. Características geotécnicas de las unidades – Ejecución de Ensayos in Situ y Ensayos de Laboratorio; si es necesario, a gran escala. Definición de los Parámetros de Diseño Geotécnico Características hidrogeológicas – Ejecución de ensayos de permeabilidad, observaciones de la napa, ensayos de bombeo, etc. Análisis de situaciones especiales de riesgo geotécnico – Condiciones a-típicas del subsuelo, acciones sísmicas, excavaciones futuras, existencia de servicios urbanos superficiales, etc.

24


MODULO 2 : Principios del NATM D


N A T M D I

Condiciones del Subsuelo – Caracterización y Pronóstico: Identificación de “Unidades Geotécnicas Típicas” – caracterización; Pronóstico de Emplazamiento y Distribución de estas Unidades; Identificación de Situaciones Particulares y Situaciones de Riesgo

Elaboración de Perfil Geotécnico Longitudinal

S E Ñ O

25




N

Diseño Geométrico de las Cavidades (Túneles, Estaciones, Nichos, etc.):

A T M D I

Arquitectura y operación – Definición de Gálibos y Espacios mínimos; Estructuras Propuesta secciones transversales Propuesta de trazado planialtimétrico

S E Ñ O

26




N A

Diseño Geométrico de las Túneles Típicos - Opciones: Túneles con/sin contrabóveda, en función de la necesidad de rigidez de la sección transversal y calidad del suelo, como también, si hay o no que tomar presiones hidrostáticas;

T M D I S E Ñ O

Selección del tipo de revestimiento; puede ser: - primario HP – secundario Hormigón moldeado (armado o simple) - primario y secundario de HP, constituyendo un revestimiento compuesto 27



Aspectos Relevantes en el Diseño de Túneles con NATM (Básicamente para condiciones urbanas y en suelos blandos) Diseño Geotécnico de Túneles – Estabilidad y Deformación:

N A

Verificación de la Estabilidad de las Cavidades con las Secciones Propuestas

T M

Verificación de la estabilidad con secciones propuestas D I S E

Verificación de la necesidad de Subdivisión de la Sección Transversal – Definición de la Secuencia de Excavación

Ñ O

28



Aspectos Relevantes en el Diseño de Túneles con NATM (Básicamente para condiciones urbanas y en suelos blandos) Diseño Geotécnico de Túneles – Estabilidad y Deformación:

N

Estimación de los Asentamientos en la Superficie del Terreno y Edificaciones:

A

FLAC Analisis - Asentamientos - Tuneles

T

5

M 0

I S E Ñ O

-40

-20

0

20

40

60

-5 -10 -15 -20

Asentamientos tunel Estacion La Recoleta

D

Asentamientos (mm)

-60

-25

Distancia (m) -30 Tunel 2300S - def. bajo la fundacion del edificio - VL=0.31% Tunel 2300S - def. bajo la superficie - VL=0.30% Tunel 2300C - def. bajo edificio - VL=0.28% Tunel 2300C - def. bajo la superficie - VL=0.28% Tunel estacion La Recoleta - sin contrabóveda - nivel superficie - VL=0.49% Tunel estacion La Recoleta - sin contrabóveda - nivel fundacion - VL=0.49% Tunel estacion La Recoleta - con contrabóveda - nivel superficie - VL=0.28% Tunel galeria de acceso - VL=0.90% Tunel estacion La Recoleta - con contrabóveda - nivel fundación - VL=0.28%

29



Aspectos Relevantes en el Diseño de Túneles con NATM

D

(Básicamente para condiciones urbanas y en suelos blandos) Diseño Geotécnico de Túneles – Estabilidad y Deformación:

N A

Análisis y Pronóstico de posibles Daños en Edificaciones

T M

Verificación de las Elongaciones Unitarias de Tracción en una Estructura

D I S Ñ O

DEFORMACIONES UNITARIAS EN EL EDIFICIO Y CLASIFICACION DEL POSIBLE DAÑO DEL MISMO Deform. unit. en edificio (1/1000)

E

0,5 0,475 0,45 0,425 0,4 0,375 0,35 0,325 0,3 0,275 0,25 0,225 0,2 0,175 0,15 0,125 0,1 0,075 0,05 0,025 0

Serio > 0.3/1000

0.3/1000 > Moderado > 0.15/1000 0.15/1000 > Reducido > .075/1000 .075/1000 > Muy reducido > .05/1000 .05/1000 > Despreciable

30



Aspectos Relevantes en el Diseño de Túneles con NATM (Básicamente para condiciones urbanas y en suelos blandos) Diseño Estructural de Túneles – Análisis con Modelos en 2D:

N A T M

Modelos 2D empleados en general para secciones de túneles típicas, en las que no existen efectos relevantes en el espacio, sino que son planas. Por lo general, se modelan estados de carga definitivos y casos extraordinarios, como excavaciones futuras, sismos, acciones eventuales, etc.

D I S E Ñ O

31



Aspectos Relevantes en el Diseño de Túneles con NATM

D

(Básicamente para condiciones urbanas y en suelos blandos) Diseño Estructural de Túneles – Análisis con Modelos en 3D: N

Modelos 3D empleados siempre que se tengan geometrías complejas y que las secuencias de excavación y sostenimiento tienen mucha relevancia en el comportamiento estructural y estabilidad geotécnica del subsuelo.

A T M D I S E Ñ O

La ejecución de modelos interactivos en 3D demanda un elevado esfuerzo y un plazo considerable. FLAC3D 2.00

Job Title: METRO SANTIAGO/ESTACION PLAZA EGANA/EARTHQUAKE Y-DIRECTION/ pe1-40csy.sav

FLAC3D 2.00

Step 36397 Model Perspective 10:44:41 Fri Apr 18 2003

Step 36397 Model Perspective 10:43:20 Fri Apr 18 2003

Center: X: -3.800e+001 Y: 1.900e+001 Z: -2.900e+001 Dist: 4.118e+002

Center: X: -4.300e+001 Y: 3.600e+001 Z: -1.700e+001 Dist: 4.118e+002

Rotation: X: 40.000 Y: 0.000 Z: 310.000 Mag.: 2 Ang.: 22.500

shellSEL Z-Displ. (global) -1.4811e-002 to -1.0000e-002 -1.0000e-002 to -7.5000e-003 -7.5000e-003 to -5.0000e-003 -5.0000e-003 to -2.5000e-003 -2.5000e-003 to 0.0000e+000 0.0000e+000 to 2.5000e-003 2.5000e-003 to 5.0000e-003 5.0000e-003 to 7.5000e-003 7.5000e-003 to 1.0000e-002 Interval = 2.5e-003

GEOCONSULT Consulting Engineers Salzburg / Austria

Job Title: METRO SANTIAGO/ESTACION PLAZA EGANA/EARTHQUAKE Y-DIRECTION/ pe1-40csy.sav

Rotation: X: 10.000 Y: 0.000 Z: 300.000 Mag.: 3.5 Ang.: 22.500

Contour of SZZ Gradient Calculation -1.2500e+003 to -1.0000e+003 -1.0000e+003 to -8.0000e+002 -8.0000e+002 to -6.0000e+002 -6.0000e+002 to -4.0000e+002 -4.0000e+002 to -2.0000e+002 -2.0000e+002 to 0.0000e+000 0.0000e+000 to 1.0000e+002 Interval = 2.0e+002

GEOCONSULT Consulting Engineers Salzburg / Austria

32



Aspectos Relevantes en el Diseño de Túneles con NATM (Básicamente para condiciones urbanas y en suelos blandos) Diseño Estructural de Túneles – Definición de la Estructura:

36

-5.4 -6.9 -11.9 -12.2 -14.7 -13.9 -13. -11. 1 2 31 18.3 22 .9

13.1 11.2 3 8. -1 2. 9 16 -2 116

21

26

.7 36 .9 - 5 53 0 . 6 - 21 .7 -5 16 - 5 7 .6 0 -5 0 3. 7 -5 5 .8 - 49 2.9 -49 .1 -4 87 .4 -4 85 -482. 4 -481. 8 -481 .8 -482 .4 -4 85 .4 -4 87 .1 -4 9 -49 2. 9 5.8 -5 -5 03 .7 0 -5 7. 6 -5 16 -5 21. .7 - 5 30 6 36 . .7 9

1.0 -7.7 -5 . 9 - 14 .5 -10 -18 . 5 .8 -1 - 1 1. 7 9. 6 - 1 9. 9 - 7. - 1 3. 1 0. 8 3

7.7

.3 10 .8 3 .1 17 .9 9 .6 19 .7 11 8 18 . 5 10 . 14 .5 5. 9

1

7 8. .0 3 .3 35 .5 30 6 . 17 .8 13 3.8 1.1

-3 381 8 . -2 7. 1 -2 68 8 75 .4 .8 -2 -2 79.5 87 .4 -29 -30 1 .8 0.1 -304.2 -312.8 11 -315.8 -324.5

41

6

-328.8 -337.5 .4 -346 0 . -355 .8 00 .0 2 - 09 16 -2 116

21

.1 81 .8 -3 387 .4 - 68 8 . -2 75 -2 9.5 7 -2 87.4 2 1. 8 -29 0.1 -30 36 -304.2 -312.8

-315.8 -324.5 -328.8 -337.5 -346 -355 .4 .0 31 - 200 20 .8 9. 0

-47.7 -48 .0 -47 .1 -4 7. 8 -4 6. 3 8 -4 7. -4 5 .8 .0 - 34 . 4 -3 1 6 . -1 6 .5 -1 3 2 4. -6 8.6 -5

8

26

-6.

21

.8 -6 .0 -0

31

41

6

-5 - 6 8. 6 4. -13 2 -16 .5 .6 -3 1 -3 4 . 4 .0 -4 5 .8 - 47 . 8 -4 6. 3 -4 7. 8 -47 .1 -48 .0 -47.7 -48.0

8.2 8.2 18.1 .1 18 .0 -0116 16

-13.1 -3.4 -3.4 8.2 8.2 18.1 18 .1

1

5 - 7. 1 -4 . .2 -12 .6 11 .9 3

36

.4 -3 .1 6 -1 .1 -16 .1 -18 -18.1 -13.1

-3 8.7 - 3 .0 -3 5. 0. 3 5 -1 -1 7.6 3. 8 -3. -1 . 8 1 5.4 6.911 11.9 12.2 14.7 13.9

-3 -1 .9 1. 6 12. 4.1 2 7 .5 -0. 8 -0 . 2 - 8 .7 3. 9 -4 .7 5.0 -3. 7 4.6 -4.1 4.1 -4.6 3.7 -5. 0 4. 7 -3 .9 8.7 0 .2

-1 11 .4 . 11 3 22 .3 . 2 2 27 2.2 .9

-24. 3 -24. 3 -21.5 -21.5 - 13 .2 -13 .2

6

2 -0.

E

.9 27 3.2 2 .2 23

41

5 2. 2.6

S

1

-0 .3 -1 .0

I

2 2 3 7. 9 23 . 2 -3 .2 .4 -3 -1 .4 6. -16 1 -18 .1 .1 -18.1 -13.1 11 -13.1 -3.4

-6 .8 -6 . - 0. 8 2

D

.9 27 2 .2 2 .2 22 .3 11 3 . 11

M

4 -1. 2 . -13 2 -13. 5 -2 1. -21.5

T

- 1. 0 -0 .3 -1 .3 -0. 2 -0. 8 0.2 -0.6 0.2 -0.8 -0. 2 -1. 3

A

Sobre la base de los esfuerzos / tensiones obtenidos, se dimensiona la estructura, es decir, espesor de revestimiento, capas en que se construye cuando es HP, refuerzos de acero necesarios (malla electrosoldada, fibras, hierros adicionales, marcos de acero, etc.).

2.6

N

26

Ñ O

Se toman decisiones acerca de la estrategia de coloción de las capas y refuerzos en el frente y de la necesidad / oportunidad de instalación del revestimiento definitivo diferido.

33




N A T

Diseño Estructural de Túneles – Definición de la Metodología y Secuencia de Instalación del Soporte, en forma interactiva con la Excavación: El Diseño se debe cristalizar en planos que describan claramente la metodología de excavación y de fortificación, asociada a ésta, denotando las particularidades que se imponen en sectores que no son típicos.

M D I S E Ñ O

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N A T

Metodología y Secuencia de Instalación de Excavación

M D

Ejemplo para una Estación de Metro

I S E Ñ O

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N A T

Diseño Estructural de Túneles – Definición de las Variables que quedan sujetas a Decisiones en Obra: No es posible diseñar todo en forma “taxativa”; siempre quedarán aspectos de diseño que tendrán que ser definidos en obra (ajuste de secuencias, medidas auxiliares, etc.). En gran medida será el monitoreo que entregará la base de decisión.

M D I S E Ñ O

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N A T M D I S E Ñ O

Diseño de Túneles- Monitoreo Geotécnico y de Deformaciones:

Punto de asenta-miento subsuperficial

Secciones de Monitoreo Nivelación Micrómetro

Monitoreo de Deformaciones Óptico trogonométrico Nivelación de asentamientos superficiales y edificaciones

Monitoreo 3D

Deformaciones dentro del macizo Presiones de contacto macizo – revestimiento Tensiones dentro del revestimiento

Micrómetro deslizante inclinómetro

Celdas de Presión

Strainmeters

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N


A pesar del paso de los años, actualmente los principios del NATM siguen siendo determinantes para la construcción de túneles. Existe controversia sobre la aplicación del término NATM, preferiéndose en varios países el uso del término “Revestimientos de Hormigón Proyectado” (SCL – Sprayed Concred Linings) o “Método de Hormigón Proyectado” (Spritzbetonbauweise).

A T M

A pesar de existir métodos de excavación mecanizada de túneles (TBM, escudos, pipe jacking, etc.), el método NATM o la construcción convencional de túneles no dejará de existir, por su mayor flexibilidad y menor costo, cuando no es posible amortizar equipos de gran costo. Ha habido colapsos de túneles construidos bajo las premisas del Método NATM. Las razones de los colapsos no ponen en duda el método, pero la oportunidad de su aplicación o la comprensión de los criterios. 38

Mod-2-NATM

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