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Simulación de procedimientos constructivos en 2D

Dr. Alejo O. SfrisoUniversidad de Buenos Aires materias.fi.uba.ar/6408 asfriso@fi.uba.ar

SRK Consulting (Argentina) latam.srk.com asfriso@srk.com.ar

AOSA www.aosa.com.ar asfriso@aosa.com.ar

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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Sim

ula

ción N

AT

M 2

D

2

Estado inicial

Estado inicial: tensiones en el terreno previas a la excavación

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Sim

ula

ción N

AT

M 2

D

A AA A B BB B

4

Sim

ula

ción N

AT

M 2

D

Abatimiento de napa

A AA A B BB B

Estado inicial: tensiones en el terreno previas a la excavación

Abatimiento napa: cambian las tensiones efectivas

3

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Sim

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ción N

AT

M 2

D

Excavación hastial izquierdo

A AA A B BB B

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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Sim

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ción N

AT

M 2

D

Hormigonado hastial izquierdo

A AA A B BB B

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

4

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Sim

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ción N

AT

M 2

D

Excavación hastial derecho

A AA A B BB B

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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Sim

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ción N

AT

M 2

D

Hormigonado hastial derecho

A AA A B BB B

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

5

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Sim

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ción N

AT

M 2

D

Excavación de bóveda (� = 0.50)

A AA A B BB B

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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Sim

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ción N

AT

M 2

D

Hormigón proyectado en bóveda

A AA A B BB B

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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Sim

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ción N

AT

M 2

D

Excavación en banco

A AA A B BB B

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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Sim

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ción N

AT

M 2

D

Hormigón de 2da etapa y solera

A AA A B BB B

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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Sim

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ción N

AT

M 2

D

Segundo túnel

A AA A B BB B

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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Sim

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ción N

AT

M 2

D

Restitución de napa

A AA A B BB B

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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Sim

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ción N

AT

M 2

D

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Sim

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ción N

AT

M 2

D

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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Sim

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ción N

AT

M 2

D

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

Sim

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ción N

AT

M 2

D