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Simulación de procedimientos constructivos en 2D
Dr. Alejo O. SfrisoUniversidad de Buenos Aires materias.fi.uba.ar/6408 [email protected]
SRK Consulting (Argentina) latam.srk.com [email protected]
AOSA www.aosa.com.ar [email protected]
Uso de modelos 2D para procedimientos constructivos de túneles
Los modelos 2D permiten determinar
• Solicitaciones en sostenimientoprimario y revestimiento definitivo
• Deformaciones en el terreno
• Impacto sobre estructuras vecinas
No son útiles para evaluar estabilidad del frente
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Estado inicial
Estado inicial: tensiones en el terreno previas a la excavación
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Abatimiento de napa
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Estado inicial: tensiones en el terreno previas a la excavación
Abatimiento napa: cambian las tensiones efectivas
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Excavación hastial izquierdo
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Estado inicial: tensiones en el terreno previas a la excavación
Abatimiento napa: cambian las tensiones efectivas
Excavación hastial izquierdo: longitud infinita, el suelo se auto-soporta
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Hormigonado hastial izquierdo
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Estado inicial: tensiones en el terreno previas a la excavación
Abatimiento napa: cambian las tensiones efectivas
Excavación hastial izquierdo: longitud infinita
Hormigonado hastial izquierdo: longitud infinita, el hastial no tiene cargas en esta etapa
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Excavación hastial derecho
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Estado inicial: tensiones en el terreno previas a la excavación
Abatimiento napa: cambian las tensiones efectivas
Excavación hastial izquierdo: longitud infinita
Hormigonado hastial izquierdo: longitud infinita
Excavación hastial derecho: el hastial izquierdo toma mínimas cargas porque es el elemento más rígido
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Hormigonado hastial derecho
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Estado inicial – Abatimiento – Exc. hastial izquierdo –Hormigonado
Excavación hastial derecho: el hastial izquierdo toma mínimas cargas porque es el elemento más rígido
Hormigonado hastial derecho: no tiene carga en esta etapa
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Excavación de bóveda (� = 0.50)
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Estado inicial – Abatimiento – Exc. hastial izquierdo –Hormigonado – Exc. hastial derecho – Hormigonado
Excavación de bóveda: longitud limitada, simulada por un coeficiente de reducción � = 0.50 (calibrado con modelo 3D)
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Hormigón proyectado en bóveda
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Estado inicial – Abatimiento – Exc. hastial izquierdo –Hormigonado – Exc. hastial derecho – Hormigonado Excavación de bóveda: � = 0.50
Hormigón proyectado de bóveda: aparecen cargas porque debe equilibrarse el � = 0.50 faltante de la etapa anterior
Momento Normal
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Excavación en banco
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Estado inicial – Abatimiento – Exc. hastial izquierdo –Hormigonado – Exc. hastial derecho – Hormigonado – Exc. bóveda – Hormigón proyectado
Excavación en banco: si las fundaciones de los hastiales son robustas, el modelo “rebota” porque la excavación del banco es una remoción de carga de la malla
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Hormigón de 2da etapa y solera
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Estado inicial – Abatimiento – Exc. hastial izquierdo –Hormigonado – Exc. hastial derecho – Hormigonado – Exc. bóveda – Hormigón proyectado – Exc. banco
Hormigón de segunda etapa y solera: cambia la rigidez, cambian las solicitaciones (se desactiva placa con � = 0.99, se cambia rigidez y se activa con � = 0.00)
Momento Normal
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Segundo túnel
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Estado inicial – Abatimiento – Exc. hastial izquierdo –Hormigonado – Exc. hastial derecho – Hormigonado – Exc. bóveda – Hormigón proyectado – Exc. banco – 2da etapa
El segundo túnel se modeló en una única etapa: el modelo “rebota” y ¡queda un túnel más grande que el otro!
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Restitución de napa
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Estado inicial – Abatimiento – Exc. hastial izquierdo –Hormigonado – Exc. hastial derecho – Hormigonado – Exc. bóveda – Hormigón proyectado – Exc. banco – 2da etapa –Segundo túnel
La restitución de la napa produce un rebote elástico del terreno y las primeras solicitaciones en la solera
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Influencia del método constructivo sobre el diseño
La carga se concentra en
• Elementos estructurales más rígidos
• Elementos estructurales que se instalan primero
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Asentamientos (primer uso de Plaxisy HSM en túneles en Buenos Aires, 1997)
0 10 20 30 40 50
-7.00E-03
-6.00E-03
-5.00E-03
-4.00E-03
-3.00E-03
-2.00E-03
-1.00E-03
0.000
Paso de calculo
Uy [m]
Excavaciónde hastial
Excavaciónde bóveda
Excavaciónde banco
Superficie
Bóveda����� = 5.8������� = 5.0��
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Modelos 2D para túneles de ojivas
• Desplazamientos
• Solicitacionesestructurales
• Modos de falla (2D)
• Seguridad frente
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Estructura Terreno
La estabilidad del frente
Con modelos 2Dsólo se analiza lasección transversal
Debe efectuarse laevaluación de la“seguridad” del frente
• Fórmulas empíricas
• Modelos analíticos
• Modelos 3D18
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