Diseño de Túnelesfff

8/16/2019 Diseño de Túnelesfff

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DISEÑO DE TÚNELESI. INTRODUCCION:

Los túneles, normalmente son construidos para la minería, proyectos hidroeléctricos,proyectos de riego, carreteras, vías férreas, etc., y varían en su longitud desde algunos

metros hasta kilómetros y en sección desde alrededor de 1m2 hasta unos 100 m2.

Los principales riesgos de accidentes durante la construcción de un túnel se producen alencontrar condiciones del suelo imprevistas, como por eemplo!

• "rrastres de#ido a corrientes de aguas e$cesivas donde el tratamiento del sueloresulta inadecuado

• %nundaciones al encontrar fisuras acuíferas o al desmoronarse los muros&compresiones y dilataciones del suelo, y los efectos de la dilatación& como tam#ién por causas como! pérdida de aire generali'ada

(s indispensa#le el conocimiento de ! geología, hidrogeología, estructuras y servicios

e$istentes, otros tra#aos anteriores reali'ados en el )rea, perforaciones de sondeo,investigaciones geofísicas, topografía y mediciones de superficie, medicionessu#terr)neas, mediciones estructurales, compro#ación de aguas su#terr)neas, tiempoatmosférico, investigación de gas y suelo durante la construcción.

II. GENERALIDADES:

(n los valles estrechos con ríos caudalosos es difícil desviar el cauce del mismo, pero asu ve' este cauce puede transformarse en una o#ra de toma.

"un así e$iste una diferencia fundamental entre túnel y conducto, todo esta diferenciaciónde caracteres se resumen en uno sencillo y simple, las cargas *ue de#e soportar cadauno son muy distintas, en el caso del túnel se utili'ar) donde las alturas y los pesos seanmuy grandes y los conductos con pesos de un menor valor.

a) Selección del emplazamient

+epende fundamentalmente a factores!

- eología

- /opografía

- "r*uitectura hidr)ulica

La geología se convierte en un factor determinante, se de#e u#icar el túnel en una rocade alta calidad, no importa *ue se tenga *ue profundi'ar un poco m)s, ya *ue los costosde e$cavación se ver)n recompensados por el dinero y esfuer'o *ue se ahorrar) enrevestimiento.

tro aspecto importante ser) la u#icación de la entrada y de salida del túnel ya *uede#en *uedar en una 'ona de alta confia#ilidad

"l tra'ar el túnel se de#en tener en cuenta algunos factores tales como!

onas de antiguos derrum#es, esto me generaría una falsa impresión so#re elespesor real del maci'o firme, lo mismo ocurriría con cauces secundarios,valles rellenados y fallas geológicas ya *ue allí se encuentra una gran 'ona deroca triturada *ue lo único *ue me generar) ser) crear un espesor mayor en eldi)metro adem)s de un tratamiento especial en cuanto al c)lculo estructural de

túnel.


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!) Re"e#timient.

(l diseo del revestimiento adem)s de tener en cuenta todas las cargas *ue actuar)nso#re el túnel de#e contar con la m)s mínima posi#ilidad de pérdidas, de#er)proporcionar el sostenimiento necesario y la impermea#ili'ación en todos los casos.

c) S#tenimient.La e$cavación de suelos o rocas para la construcción de una o#ra su#terr)nea, conducea un dese*uili#rio en el estado de tensiones del sector intervenido, el mismo *ue setraduce en una tendencia de las paredes de la e$cavación a deformarse, #uscandoencontrar el e*uili#rio a través de la redistri#ución de tensiones.

+ependiendo de la clase de maci'o rocoso, estas deformaciones pueden ser pe*ueaspara maci'os rocosos de #uena calidad o grandes en maci'os rocosos de mala calidad ysuelos, pudiendo alcan'ar niveles elevados en los *ue se produce la rotura del maci'o.

d) Re"e#timient.

La e$cavación se encuentra esta#ili'ada mediante las medidas de sostenimiento, secolocan una serie de elementos 3revestimientos de hormigón refor'ado, revestimiento dehormigón no refor'ado, tu#ería de concreto, revestimiento de l)minas de geomem#rana,l)minas drenantes, #lindaes de acero, etc.4 *ue permiten el cumplimiento de los o#etivosfuncionales de la o#ra.


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$RO%ECTO EL ALTO $IURA TUNEL DE TRAS&ASE UN DISEÑO 'IDRAULICODE(ICIENTE DEL ALTO $IURA $EI'A$)

(n la hidr)ulica de /úneles se pueden presentar 2 situaciones!

TUNEL AISLADO. 5iene a ser el túnel *ue simplemente conduce agua.

TUNEL CONECTADO. (s el túnel después del cual e$isten estructuras, por eemplo una6entral 7idroeléctrica.

Re#pect al T*nel en el dc+ment E#t+di Cmplementa,i de (acti!ilidad$,-ect 'id,ene,/tic Alt $i+,a0In1,me (inal de (acti!ilidad0Re#+menE2ec+ti" 3ma- 4556 en la# Cncl+#ine# dice:

(l /únel de trasvase ha de ser del di)metro mínimo de 2.8 m.

La capacidad fundamental del sistema de trasvase de#er) ser de 12 m9seg.

TUNEL DE TRAS&ASE DEL $EI'A$

6audal de diseo.+e acuerdo al ($pediente técnico el caudal de diseo de las o#ras de captación ytrasvase es de 0 m9seg.

CARÁCTERISTICAS GEOMETRICAS DE LA CONDUCCION

+e acuerdo a los estudios se tiene

+i)metro del :i*ue vertical 3ver fig ;0 m

+i)metro del túnel 2.8-.20 m

:i*ue 5ertical

(n el ingreso del pi*ue se puede leer como ingreso 2.>0 m, y una longitud total de >? m,considerado desde su inicio hasta el codo en donde se une con el túnel.

$RO7LE8AS 'IDRAULICOS ACONSECUENCIA DEL 8AL DISEÑODEL TUNEL DE

TRAS&ASE.

%. @"L/" +( 6":"6%+"+ +(L /A;(L :"B" 6;+A6%B LC 0D9C(.

%%. @%6%(;/( +%C(E +( AF%6"B L" +(C6"B" +(L +(C"B(;"+B.

CONCLUSIONES.

1.0 (l (s*uema %ntegral de la componente %, presenta B";+(C G B"5(C+(@%6%(;6%"C /(6;%6"C.


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2.0 (n pu#licaciones anteriores se ha demostrado *ue con el volumen de agua atrasvasar del río 7uanca#am#a, las centrales hidroeléctricas ; C; B(;/"FL(C paracual*uier privado,

=.0 (L di)metro del /únel de /rasvase asignado en el ($pediente /écnico no podr)conducir los 0 m9seg designado como caudal de diseo, de#ido al di)metro reducido.

H.0 6onsiderando *ue el túnel tiene una longitud de 1 km, sin ventana intermediaalguna, la construcción del túnel con di)metro de 2.80-.20 m, resulta %;CA@%6%(;/( (%D:C%FL(. :or lo tanto de#ido a los re*uerimientos 6;C/BA6/%5C, el di)metro del/únel para facilitar su e$cavación y ventilación de#e estar en el orden de =.0 m.

III. DISEÑO DE TUNELES (UNCIONANDO CO8O CANAL.


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6uando ha#lamos de transporte por conducto cu#ierto nos referimos a a*uellaso#ras *ue conducen agua a régimen de canal, a través de una loma 3cerro4,llamados túneles.

6uando en el tra'ado de un canal se encuentra una protu#erancia en elterreno, se presenta la posi#ilidad de dar un rodeo para evitarla, o atravesarlamediante la construcción de un túnel.

"ntes de construir el túnel es necesario reali'ar los diseos geotécnicos,estructurales, hidr)ulicos y am#ientales necesarios para garanti'ar suesta#ilidad y su funcionalidad.

Ce da la utili'ación de túneles en los siguientes casos!

6uando es necesario pasar el agua de un valle a otro, atravesando elmaci'o montaoso *ue los separa.

6uando de este modo se evita el desarrollo de un largo canal a#ierto ycon el consiguiente aumento de pendiente y reducción de la sección,se consigue una aprecia#le economía.

6uando la pendiente transversal es demasiado elevada y el material demala calidad, no permiten asegurar la esta#ilidad del canal a#ierto.

a. (inalidad.

An túnel *ue se emplea como canal funciona como un conducto cerrado,parcialmente lleno.

La sección del canal puede ser revestida o e$cavada y puede conservar laforma geométrica del canal original, o adaptarse a la sección transversal deltúnel.

!. (,ma de t,a!a2 del t*nel.

Los túneles pueden tra#aar a!

4. A ,a"edad:

Ci tienen una superficie li#re apresión atmosférica como loscanales a#iertos. +e#en seguir rigurosamente la alineación verticaldada por la gradiente calculada.

Ce utili'an cuando el nivel de aguaes casi constante a la entrada, o seaen las tomas por derivación directa 3fig14.

9. A p,e#ión:

Ci llenan toda la sección como lastu#erías. :ueden tener una alineacióncual*uiera con tal de estar por de#ao dela línea pie'ométrica 3fig24.

Ce utili'an cuando la captación se hacedesde un reservorio, el túnel es de


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presión si su entrada se u#ica a no menos de 2metros por de#ao delnivel mínimo de agua.

c. C,ite,i# de di#e.

Las secciones transversales m)s empleadas son la herradura para canales

rodados y la circular para conducciones a presión.

Los túneles de a#astecimiento de#er)n estar revestidos para evitar filtracionesy pérdidas, pero en el caso de ser un canal completamente cu#ierto o contener una o varias tu#erías for'adas en su interior, el túnel podr) dearse sin revestir.

d. Di#e de la #ección t*nele# a ,a"edad)

La forma de la sección de un túnel de#e ser tal *ue para un )rea dada, elcaudal *ue circula de#e ser m)$imo y tam#ién *ue resista a las presionesgeneradas en el interior. La construcción de túneles así como la selección desu forma y tipo de revestimiento est) íntimamente ligada con la geología,

mec)nica de suelos y rocas, puesto *ue uno de los datos m)s importantes esla presión *ue de#e soportar.

4. T*nele# DeSección Ci,c+la,

An canal semicircular es el m)s conveniente desde el punto de vista e$clusivode la eficiencia hidr)ulica. Cin em#argo, este tipo de túneles para canales espoco usado por las dificultades constructivas *ue conlleva.

a. Calc+l ;id,


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La tu#ería *ue tra#aa parcialmente llena se caracteri'a por la posi#ilidad detener una velocidad media y un gasto mayor a los *ue corresponderían a tu#olleno.

($aminemos en primer lugar las condiciones para tener velocidad m)$ima enun tu#o parcialmente lleno.

6onsideremos una tu#ería cuyo di)metro es + y cuyo radio es r. (l fluocorresponde a un tirante y.

!. T*nele# Tip 7a*l.

La forma de #aúl es m)s sencilla de construir. La @igura ilustra las característicasde un túnel tipo #aúl.

Las dimensiones de los túneles de#en garanti'ar la facilidad de su construcción.(l ancho y tipo de túnel depender) de las necesidades del proyecto,

esta#lecidos por criterios como el caudal y la velocidad.

Cn#ide,acine# de di#e pa,a t+nele# tip !a+l :

'e,,ad+,a E#t


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K, es el )ngulo con la hori'ontal *ue hace el radio*ue toca la intersección de la

superficie del agua con la#óveda.

d, es el calado 3/irante4 de agua.

• (l perímetro moado es igual a!

• (l radio hidr)ulico es igual a!

• (l caudal es igual a!

c. T*nele# Tip 'e,,ad+,a

(s frecuente *ue los túneles se construyan con una sección diferente de lacircular. Ana de las secciones m)s empleadas es la sección en herradura. Lasiguiente ta#la sirve como ayuda para el c)lculo de las secciones enherradura.

:ropiedades hidr)ulicas de las secciones en herradura

+onde!

G I tirante

+ I di)metro

" I )rea

: I perímetro moado

B I radio hidr)ulico

&elcidade# De Di#e En L# T*nele#

• :ara caudales constantes oscila entre 1.H a 2.H m9s, pudiendo

admitirse valores mayores cuando el caudal es muy varia#le.

• (n túneles a presiónlas velocidades


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generalmente varían de2.H a =.H m9s.

• Bugosidad! puede

utili'arse!

n!0.01 ó n!0.01HCi la roca es sana! n! 0.0=

A. E=p,e#ión del ca+dal m+ie, cnd+cta!"edad

"hora e$aminaremos la misma condición, pero para cual*uier conductoa#ovedado. Ciempre se tendr) por continuidad *ue!

TI$OS DE ROCA

La presente es una clasificación pr)ctica de los diferentes tipos de roca *ue se

pueden presentar!

0 Tip 4. Boca esta#le poco fracturada.

:ernos aislados donde lo re*uiera el terreno.

0 Tip 9. Boca algo fracturada.

6oncreto rociado, pernos, mallas, sostenimiento sistem)tico en #óveda, y

cuando lo re*uiera concreto rociado en las paredes.

0 Tip ?. Boca fria#le o muy fria#le.

Costenimiento sistem)tico en #óveda y paredes. 6oncreto rociado, pernos y

mallas.

0 Tip @. Boca de empue inmediato.

Costenimiento sistem)tico en toda la sección.

6oncreto rociado pernos mallas.

0 Tip . Boca de empue inmediato fuerte o con poca o sin cohesión alguna.

Costenimiento sistem)tico en toda la sección en dos alternativas!a4 6oncreto rociado pernos mallas.

#4 6oncreto rociado cerchas met)licas.

CICLOS DE EBCA&ACION DE TUNELES:

14 Luego de *ue los topógrafos fien el ee del túnel se marcan las posiciones delos taladros y se perforan.24 Ce reali'a la carga de los taladros con e$plosivos.4 Ce dispara.=4 Ce ventila el frente de tra#ao para diluir los gases producto de la voladura.

H4 Ce reali'a el desatado 3des*uinche4 de las rocas sueltas84 Ce e$traen los detritos 3roca fragmentada4.


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>4 Ce aplica alguna tecnica de sostenimiento 3solo si fuese necesario4.

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