TRABAJO GEOMECÁNICA PHASE2
DISEÑO DE TÚNELES CON SOPORTE EN CONCRETO Y PERFILES DE ACERO.
KEVIN GUAO BOLAÑO
ÁLVARO DE JESÚS CASTRO CAICEDO GEOMECÁNICA
UNIVERSISDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 2014
INTROCUCCIÓN En este trabajo presentamos como sería el diseño de 2 túneles paralelos que se encuentran a una distancia de 14 metros aproximadamente y tienen una profundidad de 700m. el tipo de material donde se harán los túneles es en esquisto y calcularemos sus propiedades mediante el criterio de hoek Brown generalizado, aparte de eso sabemos que la roca presenta un comportamiento plástico y que al final se le hará un soporte en concreto reforzado para tratar de subir el factor de seguridad de los túneles, este diseño se hará mediante el programa de phase2.
CONSIDERACIONES QUE SE TUVIERON EN CUENTA TRABAJO
En la opción displacements, se dejó por defecto en el techo y piso del contorno externo; y se restringió las paredes del contorno externo.
El nivel piezométrico no se tuvo en cuenta.
Los túneles tienen como altura máxima: 4.468 m
Los túneles están distanciados 13.357 m entre sí.
Para la construcción de los túneles se realizaron 4 etapas.
No se consideran cargas sísmicas.
PROCEDIMIENTO En principio plantiemos el problema: Vamos a realizar 2 tuneles paralelos donde la distancia entre ellos va a ser 3 veces la medida del diámetro mayor de uno de ellos, en este caso en 4.468, osea que la distancia entre ellos debe ser 13.357 metros, que es un aproximado de esto. Estos serán construidos en esquito en un profundidad de 700 metros y tenemos que Los esfuerzos medidos in situ son: esfuerzo principal horizontal en el plano de 15 MPa, menor vertical de 10 MPa y esfuerzo fuera del plano de 10 MPa. La resistencia del Esquisto puede ser representada por el Criterio de falla Generalizado de HoekBrown, con resistencia a la compresión uniaxial de la roca intacta de 90 MPa, GSI de 80. A estos tuneles se les va a poner un sostenimiento de concreto reforzado para asi aumentar la resistencia y el factor de seguridad de estos. Ahora procedamos a hacer el proceso en el programa phase2. 1. Iniciamos definiendo en número de entapas que tomara hacer el diseño de los túneles, en este caso serán 4. -project seting-analisys-stages 2. hacemos con el diseño del exterior o geometría con la que vamos a trabajar en el programa en la etapa 1. -Boundaries -Add External 3. Definimos las propiedades del material con la ayuda del roclab usando el criterio de hoekbrown generlizado y la asignamos a la geometr ía. -properties-define material. -assign material
4. procedemos a hacer el diseño de cómo van a quedar los túneles. -boundaries- Add Excavation
5. Luego procedemos a realizar el análisis de estabilidad, y para ello procedemos a ubicar la malla; esta la ubicamos al ir a la parte superior del programa en la parte donde dice Mesh, el cual desplegara unas opciones, de estas seleccionaremos Mesh Setup, en la ventana emergente seleccionaremos como tipo de malla: Graded, como Element Type: 6 Nodes Triangles y finalmente como números de nodos usamos 75, al dar clic en OK nos dirigiremos al mismo menú en la opción Discretize and Mesh luego de un análisis el programa emitirá la malla. 6. En la etapa 2 se hace el inicio de la excavación. -click derecho- assign material-excavate 7. Adicionamos la presión interna de la excavación. - Loading -Distributed Loads -Add Uniform Load Adición de una presión interna a la exc avación En el cuadro de diálogo Agregar Distributed Load, seleccione Field stress vector, seleccione la etapa de carga, y selección agregar el factor de cada una. 8. tengamos en cuenta que no hay variación de la tensión y que el estrés (15 MPa) es igual a la mayor tensión de campo in situ. Esto significa que la presión interna es igual y opuesta a la tensión de campo y el modelo se comporta como si no existiera el túnel.
9. Luego procedimos a ingresar las características del concreto y el refuerzo que se va a usar, aunque algunas las trae por defecto el programa phase2. -Properties-Define Liners -colocar reinforced concrete -luego Common Types para definir el tipo de r efuerzo que tiene datos definidos por defecto.
10. Colocamos el concreto en la etapa4. - Support -Add Liner
11. finalmente realizamos el análisis de la estabilidad, el desplazamiento y el factor de seguridad que presentaba el túnel. - File -Save As - Analysis -Compute - Analysis → Interpret
ANÁLISIS DE RESULTADOS Se hizo el análisis y los resultados que obtuvimos fue que los desplazamientos totales eran 0.003 metros. Cuando usamos el show yielded elements nos permitió contornear el grado de rendimiento de la masa de roca alrededor de excavaciones. El factor de resistencia del concreto nos dio según lo pedido por el trabajo, 1,26. Se probaron otros tipos de sostenimiento como anclajes y el factor de resistencia no cambia mucho, o no hay mucha diferencia entre los tipos que se probaron. Estos anclajes también son una buena opción en cuanto a factor de resistencia se refieren, pero hay que hacer una análisis económico para ver cual es mas viable.
Los diagramas de capacidad de apoyo dan un método para determinar el ingeniero el factor de seguridad de un revestimiento de hormigón armado. Para un determinado factor de seguridad, sobres de capacidad se representan en la fuerza axial contra el espacio y momento de fuerza axial contra el espacio la fuerza de corte. Los valores de la fuerza axial, fuerza cortante y de momento para el revestimiento se comparan con las envolventes de capacidad.
CONCLUSIONES 1. Al obtener los resultados deseados con la implementación de los refuerzos tanto de concreto lanzado como de concreto concreto lanzado, el cual la utilización de estas aplicaciones para el sostenimiento de los túneles fueron una alternativa muy factible a la hora de obtener el intervalo del factor de esfuerzos y de desplazamientos totales, dando a conocer una vez mas que los anclajes siempre han sido los mas usados en el momento de estabilizar zonas, lo mas común a orillas de la carretera, de lo anterior podemos analizar que sin la implementación de estos sistema el esquito al estar en una profundidad de 700 m no seria una condición optima de seguridad. Se puede decir que al plantear una geometría correcta se puede ahorrar gastos importantes como lo son en el sistema de sostenimiento de los túneles. 2. Hay que hacer una geometría correcta de la excavación para optimizar los gastos y obtener el factor de seguridad más indicado. 3. Economizar costos es algo muy importante en cualquier industria o proyecto económico, por lo tanto hay que tener un conocimiento claro del tipo de sostenimiento que se va a usar y no malgastar el presupuesto. 4. Un factor importante en el momento de realizar el modelamiento de la obra es que es se tiene que tener un gran cuidado para garantizar una geometría que se acomoden a las labores que se desena desempeñar en el modelo ya que este puede facilitar muchos cálculos y mejorar de manera considerable la seguridad en la estructura, de igual manera
al realizarse una buena relación de los esfuerzos y un conocimiento profundo sobre el estado de la roca y el material que se encuentra se puede economizar costos como por ejemplo en perforaciones innecesaria.
BIBLIOGRAFÍA http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/silviorojas/tuneles/Clase5_Tuneles_Laminas.pdf https://www.rocscience.com/help/phase2/webhelp/pdf_files/tutorials/Tutorial_24_Tunnel_Lining_Design.p df http://www.rocscience.com/help/phase2/webhelp/phase2_model/Strength_Parameters.htm http://www2.etcg.upc.edu/asg/engeol/pdf_files/5.4deform_txt.pdf http://www.glossary.oilfield.slb.com/en/Terms.aspx?LookIn=term%20name&filter=Poisson%27s%20ratio https://www.rocscience.com/help/phase2/webhelp/phase2_model/Liner_Type__Reinforced_Concrete.htm https://www.rocscience.com/help/phase2/webhelp/phase2_model/Reinforcement_Database.htm [1]E. HOEK, E. T. BROWN,
Estimación De La Resistencia de Macizos Rocosos E n La Practica.
[2]ADRIANA REYES, Concreto lanzado. http://www.imcyc.com/cyt/abril02/conclanzado.htm [3]Empresa argos, concreto lanzado. http://www.argos.co/site/DesktopModules/Bring2mind/DMX/Download.aspx?command=core_download& entryid=19&PortalId=0&TabId=64 [4] concreto reforzado. http://www.oceanica.ufrj.br/construa/files/estructuras_de_concreto_reforzado.pdf
