Presentacin de PowerPoint

INSTITUTO POLITECNICO NACIONALIng. Javier de la O GarciaPROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS IIEQUIPO 6

HERNANDEZ MEZA OSWALDOLORA GARCIA SAID

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ADOLFO LOPEZ MATEOS,ZACATENCOACADEMIA DE INGENIERIA EN CONSTRUCCIONFECHA.- 27-AGOSTO-2015

TUNELESEQUIPO 6Qu es un Tnel?Untneles una obra subterrnea de carcter lineal que comunica dos puntos para el transporte de personas o materiales. Normalmente es artificial.

FUNCIONES DE UN TUNELPrincipales funciones.Las funciones del tnel son diversas: se construyen tneles para transporte, para almacenamiento, para albergar instalaciones diversas, por necesidades cientficas y tneles para proteccin de personas.Transporte.A continuacin se enumeran, a modo de introduccin, los distintos tipos de tneles que se construyen para el transporte.Tneles para el transporte de personas y mercancasEn carreterasEn lneas del ferrocarrilEn lneas de transporte urbano (Metro)Pasos para peatonesPasos para ciclistas

Tneles para el transporte de agua

En canalesEn abastecimientos urbanosPara el riegoEn centrales hidroelctricasPara el agua de enfriamiento en centrales trmicas y nucleares

Tneles en sistemas de alcantarilladoTneles para diversos servicios (cables y tuberas)

Almacenamiento.El difcil almacenamiento de determinadas sustancias y materiales se soluciona en ocasiones con tneles, que garantizan las necesarias condiciones de seguridad en unos casos, y evitan en otros el fuerte impacto ambiental que ocasionaran unos grandes depsitos en la superficie:Almacenamiento de petrleoAlmacenamiento de residuos radioactivosAlmacenamiento de materiales para usos militaresEmbalses subterrneos

InstalacionesAqu se incluyen las grandes instalaciones subterrneas que se construyen por distintos motivos (prcticos, estratgicos, etc).A continuacin se nombran las distintas aplicaciones que con esta funcin se construyen por medio de tneles aunque, al igual que los de almacenamiento, ms que tneles, son por sus dimensiones, verdaderas cavernas:Centrales energticasEstacionamiento de vehculosDepuradoras de aguas residuales

CientficaEn la actualidad los pases ms desarrollados construyen tneles para investigaciones cientficas de difcil realizacin en la superficie:

Acelerador de partculas subatmicas

ProteccinTambin se construyen tneles cuya funcin es la proteccin de las personas, tanto militares como civiles; en los ltimos tiempos se han construido para la defensa frente ataques nucleares. En este tipo de tneles el mayor reto es la resistencia de la estructura a los explosivos, as como la preservacin de la vida durante un largo perodo de tiempo:

RefugiosPuestos de control

FACTORES RELACIONADOS CON LA FUNCION DE CADA TUNELLa ubicacin del tnel, que podr ir a travs de una montaa, ser subacutico o urbano.El terreno puede ser desde un limo blando hasta una roca dura; la seleccin que se haga del terreno implicar cambios en la geometra.Las dimensiones del tnel acabado (ancho, altura y longitud), as como los parmetros que definan la planta (curvas circulares, de transicin) y el alzado (pendientes mximas).La forma estructural, que podr ser un crculo, rectangular, de herradura, etc. el material utilizado ser el hormign con mayor o menor espesor y el acero. La forma estructural deber soportar las presiones de los terrenos. El sistema de construccin que presenta numerosas posibilidades, desde, la excavacin por explosivos hasta las mquinas tuneladoras a seccin completa, pasando por los procedimientos de corte del terreno y posterior relleno para los tneles ms superficiales. La eleccin del mtodo vendr determinada por las condiciones del terreno pero tambin por los medios econmicos de que se disponga.

El equipamiento del tnel ya terminado, las calzadas o las vas de ferrocarril, la iluminacin, los sistemas de control, los acabados decorativos en su caso.

Otra clasificacin de los tneles, hablando ahora de los destinados al transporte, podra ser por su ubicacin. Los obstculos naturales que hay que salvar son variados (cadenas montaosas, ros, estuarios o mares, y en una ciudad las calles, edificios u otras estructuras). Por ello los clasificaremos en tneles de montaa, tneles subacuticos y tneles urbanos.Tneles de montaa.

Tneles subacuticos.

Optar por un tnel en lugar de por puente para salvar un ro o un estuario depender de cada caso. Si se precisan numerosas vas para el trfico y el tipo de navegacin permite una luz entre pilares moderada, el puente puede ser la mejor solucin; pero si se precisan claros muy largos para la navegacin, el costo del puente se encarece de manera desproporcionada, y si adems las condiciones de cimentacin no son muy buenas, ser el tnel la mejor eleccin.

Tneles urbanos.La construccin de tneles bajo las calles de una ciudad es utilizada para casi todas sus aplicaciones al transporte, pero los tneles urbanos ms largos son los de ferrocarriles subterrneos, abastecimiento de agua y sistemas de alcantarillado. Tneles ms cortos son los de carreteras, debido a los elevados problemas de ventilacin y accesos que supondran largos tneles; otros tneles urbanos cortos son los pasos para peatones.

CARACTERISTICAS DE LOS DIVERSOS TIPOS DE TUNELESTneles para ferrocarril.La utilizacin del tnel en las lneas de ferrocarril es para salvar colinas, en zonas costeras, en grandes cadenas montaosas y en cruces subacuticos.En los dos primeros casos suelen ser tneles cortos y su definicin en planta puede ser recta o curva.En los tneles ms largos se adopta preferentemente el trazado en lnea recta ya que es el ms econmico y tambin, al excavarse al menos desde los dos extremos, el ms exacto en el replanteo y por lo tanto en la coincidencia entre ambos ataques. Secciones transversales de tneles para vas frreas

La seccin tipo difiere segn el tipo de terreno: en roca se utilizan generalmente muros verticales y la bveda de medio punto (seccin de herradura), en terrenos menos resistentes sta se aproxima ms a una forma ovoidal aadiendo una solera, y en mal terreno se tiende al crculo, con contrabveda inferior. Su glibo interior suele ser de 5 m de ancho y 7 de altura para una sola va, y las vas gemelas suelen tener una anchura de 8,5 m.

Tneles de carreteraTambin los tneles para carreteras pueden ser, al igual que para el ferrocarril, cortos y largos; su definicin en planta tambin tiende a ser en recta por ser el camino ms corto y por lo tanto el ms econmico, aunque al igual que para el ferrocarril se construyen en curva si las condiciones del terreno a atravesar lo recomiendan o por otras causas. Las curvas pueden ser ms cerradas (son normales radios de 400 m).

La seccin tipo de los tneles de carreteras es un poco mayor que la del ferrocarril de va doble. El ancho para dos carriles ronda los 9 m, y la altura libre es alrededor de los 5 m. Lo normal es que se construyan tneles de dos carriles nicamente ya que en todos los tneles el aumento del ancho repercute de manera desproporcionada en el costo, al tenerse no slo que excavar un mayor volumen sino tambin aumentar el espesor del revestimiento.

En algunos tneles de carreteras se permite el paso de peatones y ciclistas, con el inconveniente de que adems del aumento de las dimensiones del tnel y su repercusin en el costo, los ciclistas retrasan el flujo total del trfico y tanto ellos como los peatones requieren unas normas ms altas de ventilacin, ya que permanecen durante ms tiempo en el interior del tnel y adems realizan ejercicio. Es por todo ello que se construyen tneles aparte. Estos tneles tienen unas restricciones mnimas, tanto de espacio como de pendientes.

TRANSPORTE URBANO Estos tneles difieren en algunos aspectos de los de las lneas de ferrocarril.En general son tneles tan poco profundos como sea posible, por la importancia de un rpido y fcil acceso desde la superficie; es por ello que en los tramos donde no se ocasionan excesivos problemas por el corte de calles ni en la correccin o el corte de servicios ms superficiales (lneas elctricas, de gas, de alcantarillado, etc.) se construyen por el mtodo de corte y relleno que, como su nombre sugiere, consiste en excavar desde la superficie para posteriormente y a cielo abierto construir el tnel, y por ltimo rellenar y reconstruir la superficie.

Si el sistema de excavacin ha sido el de corte y relleno la seccin suele ser rectangular y actualmente a base de piezas prefabricadas de fcil y rpido montaje. En tneles perforados se tiende a la seccin circular con el mnimo dimetro.

Distintas secciones para dos vasLos tneles en las estaciones son mucho mayores que los tneles de recorrido, y presentan, respecto a su anchura, una seccin an ms rebajada. En stos se exigen normas estrictas de impermeabilizacin, as como una buena iluminacin y unos buenos acabados

Conduccin de agua.El abastecimiento de agua potable a las ciudades es una necesidad que se remonta a tiempos muy antiguos. El acueducto desde una presa hasta la ciudad tendr tramos areos, tramos en los que las tuberas se apoyen en la superficie, otros excavados en zanjas y tambin tramos en tnel.El tnel se har necesario para atravesar una colina y tambin, ya en zona urbana, cuando los excesivos obstculos aconsejen la perforacin de un tnel a mayor profundidad.

Fig. 2.10 Distribucin del agua potable en la ciudadLa seccin que se adopta normalmente es la circular, que es la que da el mximo caudal de agua y que adems mejor resiste los empujes del terreno

Sistema de alcantarillado.Se hace necesaria la excavacin de tneles en los sistemas de alcantarillado cuando la profundidad es excesiva para la excavacin de zanjas o cuando no se puede afectar a la superficie. Las ciudades tienden a ampliar y modificar sus redes de saneamiento que ya no vierten directamente a un ro o al mar sino que deben pasar por plantas depuradoras. La sustitucin o ampliacin de tramos ya antiguos y sin capacidad suficiente a menudo se realiza con tneles ms profundos.

Tneles de servicios.En la actualidad se est generalizando el uso de tneles para llevar cables y otros servicios mediante tuberas, sobre todo en las grandes ciudades y en pasos subacuticos

Tneles de almacenamiento.La funcin del tnel como almacenamiento es antigua, pues era comn el almacenamiento del agua de la lluvia en depsitos subterrneos. En la actualidad es el almacenamiento de petrleo crudo el uso ms comn, siendo su gran ventaja la seguridad contra incendios o daos; son grandes depsitos subterrneos sin revestimiento.PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVOEstudios preliminaresTodas las construcciones subterrneas necesitan de una detallada y extensa investigacin antes de su proyecto, para que se pueda hacer la mejor eleccin de su trazado y diseo. Estudio geolgicoDe esta manera se obtendr una informacin aproximada de depsitos aluviales y tipos de roca que podremos encontrar en la excavacin, as como de fallas y otros accidentes geolgicos que habr que investigar a fondo. SondeosLos sondeos darn informacin sobre la naturaleza de las distintas capas, su consistencia y su grado de humedad.

METODOS DE PERFORACIONMtodo Ingles Utilizado para tneles de pequea seccin (menos de 15 m2). La excavacin se realiza por franjas horizontales comenzando por la de la bveda, hasta llegar al nivel donde se instala el sistema de transporte al exterior.

METODO BELGAEs uno de los mtodos ms utilizados. Se ejecuta primeramente la excavacin de la bveda. Despus se realiza la excavacin de la parte inferior llamada destroza, comenzando por la zona central y siguiendo, en cortos tramos alternativos. Se termina por la construccin de la solera cuando es necesaria.

METODO ALEMAN Se utiliza en secciones superiores a los 50 m2.Se excavan dos galeras en la base y a derecha e izquierda del eje; se ensanchan y se construyen los hastiales. Por ltimo se excava la destroza, y si es necesario se excava y se reviste la solera.

METODOS DE EXCAVACION METODO MANUALSe realiza mediante herramientas neumticas, de potencia ligera o media segn las necesidades, que van provistas de picos y palas segn sea la dureza del terreno. Con ellas se rompe el frente o se perfila, como complemento a otros sistemas. En la actualidad slo se utiliza como nico mtodo en secciones de tneles muy pequeas (3 o 4 m2).METODO CON EXPLOSIVOS

En la actualidad el arranque con explosivos es el mtodo que se utiliza ms frecuentemente cuando el terreno es roca, ya que se adapta a cualquier tipo de dureza (roca blanda, media o dura).La excavacin utilizando la perforacin y los explosivos produce inevitablemente una operacin cclica y no continua que consta de los siguientes pasos:

Perforacin del frente, siguiendo un patrn y con la profundidad adecuada para el avance previsto en la voladura (plan de voladura o tiro).Retirada del equipo perforador.Carga del explosivo y retirada del personal.Detonacin de las cargas.Ventilacin para eliminar humo, polvo y vaporesDesprender la roca suelta.Realizacin de la entibacin provisional si es necesario

Para la perforacin del frente se utilizan perforadoras neumticas que operan con aire a presin y que pueden ser de percusin, de rotacin o combinacin de ambas; las hay manuales y otras que son mquinas pesadas montadas sobre jumbos (gras mviles de caballete).

METODO MECANIZADODistinguiremos los mtodos en los que se utiliza la maquinaria convencional, las tuneladoras y las rozadoras.a)Con mquinas convencionales

Miniexcavadora Bulldozer con ripper En terrenos de roca media o blanda, y en secciones medias y grandes, un mtodo mecanizado es el convencional con tractores (bulldozer) dotados de ripper, y para terrenos de mayor dureza, palas cargadoras.

Con tuneladorasPodemos definir la tuneladoras como mquinas que realizan la excavacin a plena seccin mediante la accin directa y continuada herramientas de corte.Este tipo de mquinas llevan integrado desde el primer momento el revestimiento al proceso constructivo. Se dividen en dos tipos:

Mquinas topoSe utilizan para excavaciones en roca de dureza baja, media o alta. Podemos decir que excavan el frente de roca a plena seccin mediante la accin combinada de la rotacin y el empuje continuo.

Fig. 3.12 Esquema de un topo

Los tiles de corte van montados en la cabeza que gira y empuja contra la roca y que desmenuza el material en fragmentos. Estos son depositados en la parte trasera de la cabeza sobre una cinta transportadora que lo transfiere a otro sistema de transporte que lo extrae al exterior

Los escudosSe utilizan para la excavacin de roca con dureza muy blanda y suelos. Como su propio nombre sugiere, un escudo es una estructura rgida y resistente que, introducida dentro del tnel, proporciona, un rea estable y segura en la zona del frente de trabajo, protegiendo a ste contra el colapso en la bveda y los hastiales e incluso contra el colapso del propio frente de excavacin.

Escudos con rozadora y con excavadora

Los escombros son arrastrados por una cinta transportadora a la parte trasera del escudo, donde son cargados en un tren de vagones sobre carriles.

Esquema de un escudo con rozadora1.Rozadora.2.Escudo.3.Cilindros de mando.4.Cinta transportadora.5.Tubo de la mquina.6. Grupo hidrulico. Con rozadoras

Una rozadora es una mquina excavadora provista de un brazo articulado en cuyo extremo va montado un cabezal rotatorio que dispone de herramientas de corte de metal duro llamadas picas.Estas mquinas producen la desagregacin de la roca con las picas que van situadas en la cabeza rotativa, que se mantiene presionada contra el frente con toda la potencia del motor de corte.

Existen dos sistemas distintos de corte, el llamado de ataque frontal (Ripping) y el de ataque lateral (Milling). En el primero el cabezal de corte gira perpendicularmente al brazo soporte, por lo que la fuerza del corte se aplica principalmente de un modo frontal permitiendo atacar rocas de dureza alta.

En el ataque lateral el cabezal es cilndrico o tronco-cnico y gira en lnea con el eje del brazo soporte, por lo que la fuerza de corte se aplica lateralmente

Sistemas de corte de rozadoras

Rozadora (Milling), carga de escombros de carrusel con paleta

Rozadora (Ripping) con brazo rozador y recolectorREVESTIMIENTOBulones.

El bulonado o empernado hoy en da est universalmente aceptado como mtodo de sostenimiento provisional o definitivo.

Los bulones utilizados normalmente son barras de acero de 25 a 32 mm. de dimetro y de 3 a 4 m. de longitud y tienen como misin unir los estratos alrededor de la seccin excavada para formar una bveda natural. Los bulones quedan anclados por adherencia del mortero o resina que se introduce en el fondo y a lo largo del taladro. El extremo que queda en el exterior del taladro dispone de rosca para tuerca y arandela plana que se ajusta contra la superficie de la roca.

CERCHAS

Cerchas con tablones en el sostenimiento provisional de una galera de avanceSon viguetas de acero con seccin en H y curvadas a la seccin transversal del proyecto del tnel, de manera que normalmente con tres cerchas, dos en los hastiales (pies demarco) y una en la bveda (corona), se puede cubrir la seccin completa. Si hay roca poco compacta o suelta entre dos secciones con cerchas se pueden aadir tablones (si es temporal) o planchas de acero entre stas.

CONCRETO LANZADO.La arena, el cemento y el agua se mezclan por distintos procedimientos. Esta mezcla llega por una gruesa manguera hasta la pistola que, manejada por el operador, dispara fuertemente contra la roca limpia. La mezcla se introduce en las grietas y fisuras y forma sobre la superficie de la roca una capa fuertemente adherida. Con el hormign proyectado se pueden obtener con rapidez espesores de 10 a 15 cm., resolviendo no slo los problemas de meteorizacin sino evitando los desprendimientos en zonas muy fracturadas.

Preanillos sobre chapa desplegada (mtodo Bernold):

Se conoce tambin como mtodo Bernold, puesto que fue sta la marca suiza que desarroll las chapas desplegadas o acuchilladas. La idea es hormigonar sobre un encofrado formado por cerchas metlicas y placas acuchilladas que quedan incorporadas al hormign y que cumplen una triple funcin, de proteccin contra la cada de piedras sueltas, como encofrado y como armadura del hormign de relleno.

Mtodo Bernold antes del hormigonado definitivo

Dovelas

Son anillos circulares segmentados, normalmente de hormign ms o menos armado. Como revestimiento permanente tienen la ventaja de que inmediatamente despus de que se han colocado proporcionan una fuerte estructura de soporte, siempre que la inyeccin de hormign en el trasds (entre el terreno y el anillo) se realice lo antes posible. Se fabrican distintos tipos de dovelas:

a)Dovelas ordinarias inyectadas

Son de hormign medianamente armado que usan llaves sencillas para su unin. El trasds debe inyectarse inmediatamente a su colocacin.

b)Dovelas expandidasSon dovelas de hormign en masa o ligeramente armadas. Un erector las coloca sobre el anillo metlico de soporte, y con una dovela en forma de cua se provoca la expansin o aumento del dimetro hasta el contacto total con el terreno. No precisa, por lo tanto, inyeccin en el trasds.

c)Dovelas atornilladasSon de hormign fuertemente armado o de acero fundido; se atornillan entre s y al anillo anteriormente colocado. La geometra que se logra es perfecta y la inyeccin en el trasds se realiza en condiciones ptimas.