sociedad mexicana de ingenieria estructural

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Sociedad Mexicana de Ingeniería EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniería Estructural

CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DE TÚNELES EN SUELOS BLANDOS QUE SE RECOMIENDAN INCORPORAR A LA NORMATIVIDAD MEXICANA

Elías Antolín Tavera Gutiérrez 1, Yolanda Alberto Hernández

1, Oscar Sergio Aguilar Pérez

2 y

David Yáñez Santillán 1

RESUMEN

El presente artículo, tiene por objetivo presentar en primera instancia un resumen del estado del arte para el

diseño de revestimientos de túneles en suelos blandos, excavados con escudos. Se expone la necesidad de

incorporar un apartado de túneles en la normatividad mexicana que establezca criterios claros para el diseño

del revestimiento, temporal y definitivo. Así mismo, se mencionan las principales consideraciones de diseño y

características del revestimiento utilizado en dos proyectos, el primero para conducción de aguas residuales y

pluviales, y el segundo para transporte público.

ABSTRACT

The present paper aims to show a summary about the state of the art for tunnel lining design in soft soils with the shield tunnelling machine. The necessity to include a section of tunnels in the mexican code, that could

establish clear criteria for tunnel lining designs, temporal and definitive, in soft soils, is exposed. Also, the

main considerations, regarding tunnel design and precast lining characteristics, that have been made in two

projects, are mentioned; the first one is for a pluvial and sewer water tunnel and the second one is for a public

transport subway.

ANTECEDENTES

Existe una amplia variedad de métodos para estimar la influencia de la construcción de túneles en suelos

blandos, entre los que se encuentran soluciones analíticas, fórmulas empíricas, modelos a escala y modelos

numéricos.

En general, existen cinco factores principales que influencian el comportamiento estructural de un túnel: las

condiciones geotécnicas del entorno de excavación, los esfuerzos iniciales en la masa de suelo o roca, las

dimensiones y la forma, las características del soporte para el túnel y el método de excavación.

Dentro de las condiciones geotécnicas, es importante obtener las propiedades mecánicas del suelo o roca

donde se realizará la excavación para estar consciente de la deformabilidad que pueda desarrollarse; por otro

lado, las condiciones hidráulicas de la zona también son de gran importancia pues la presencia de agua afecta

directamente el estado de esfuerzos iniciales y la entrada de agua a la excavación puede reducir

significativamente la resistencia del material. Por lo que el conocer con precisión los parámetros del suelo,

permite estimar mejor la interacción suelo-estructura del túnel (Prinzl y Davies, 2006).

El estado de esfuerzos iniciales no puede ser obtenido de manera teórica, debido a los cambios en la

topografía y la estratigrafía del lugar, sin embargo, puede ser idealizado asumiendo los perfiles más críticos.

Se ha notado que entre más tendencia tenga el material a la fluencia y entre mayor la sobrecarga, el estado de

1 Dirección de Ingeniería y Desarrollo Tecnológico, Ingenieros Civiles Asociados S.A. de C.V., ICA,

Av. Eugenia No. 197, Piso 7, Col. Narvarte, Del. Benito Juárez, 03020 México, D.F. Tel. (55) 5488-9880; [email protected], [email protected], [email protected].

2 Gerente de Construcción, Túnel Emisor Oriente, Tramos I y II, Ingenieros Civiles Asociados S.A. de

C.V., ICA, Tel. (55) 5116-7073, [email protected]

mailto:[email protected]




XVII Congreso Nacional de Ingeniería Estructural León, Guanajuato 2010.

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esfuerzos iniciales tiende al estado hidrostático. Los túneles excavados en terrenos con pendientes o

depresiones, requieren especial atención para el cálculo de los esfuerzos iniciales, ya que varía la relación

entre los esfuerzos verticales y los esfuerzos horizontales (Kovari, 1979).

La forma y la dimensión de un túnel tienen influencia en la estabilidad de la excavación y en los esfuerzos

sobre la apertura. Al seleccionar estas características, debe buscarse el efecto del arqueo sobre el

revestimiento del túnel. Por ejemplo, la relación del largo del túnel con la profundidad a la clave debe

alcanzar valores mayores a 1.0 para obtener un efecto de arqueo importante.

Los métodos de construcción y la selección del soporte temporal y permanente, pueden disminuir o aumentar

las presiones de tierra y los desplazamientos en el revestimiento. Dos de los métodos más recurrentes son la excavación por medio del nuevo método austriaco (NATM) y el uso de máquinas para la excavación (TBM)

generalmente con balance de presiones de tierra (EPB). La elección del método de excavación debe también

considerar el tiempo de apertura para evitar el desarrollo de deformaciones excesivas. Generalmente el

NATM se utiliza para terrenos muy consolidados y método de TBM-EPB se recomienda para suelos blandos

(Prinzl y Davies, 2006).

NUEVO MÉTODO AUSTRIACO PARA EXCAVACIÓN DE TÚNELES

El principio de este método es permitir que el suelo se autosoporte, permitiendo una deformación mínima.

Con base en las características geotécnicas del suelo o roca a excavar, se escoge la sección de excavación, el avance y el sistema de ejecución. Empleando las curvas características del terreno se controla convergencia

del túnel a medida que avanza la excavación, vigilando las presiones para colocar el revestimiento en el

momento adecuado.

Este método de excavación depende del conocimiento detallado de las características geomecánicas del

macizo rocoso o del suelo donde se hallará el túnel, por tanto, debe procurarse un estricto cuidado de los

avances de excavación, una sección que permita desarrollar suficiente arqueo y la colocación oportuna del

revestimiento.

MÁQUINAS TUNELADORAS

En las últimas décadas, se han empleado con mayor frecuencia las máquinas tuneladoras, TBM por sus siglas en inglés (Tunel Boring Machine) para la construcción de túneles. Una de sus modalidades es la que incluye

un sistema de control de presiones de tierra (Earth pressure balance, EPB), ver Figura 1.

Un prototipo del método de túnel con escudo fue inventado por el francés Bruner en 1818 (Nakamura et al.,

1998) y fue la primera aplicación para la construcción de un túnel por debajo del rio Támesis en Inglaterra.

Existen tres enfoques principales que influyen en el uso de este método de excavación:

a) Control de las presiones de frente

b) Cargas en el revestimiento

c) Asentamientos en la superficie

Para realizar un diseño adecuado deben considerarse los tres factores, siendo el último de suma importancia

cuando se trata de túneles en zonas urbanas.

DISEÑO DE TÚNELES CON MÉTODO CONVENCIONAL

Para realizar un diseño adecuado sin necesidad de estabilizar el frente, se emplea generalmente el concepto

básico del autosoporte de la masa de suelo. Para ello se calcula el estado típico de tensiones en la periferia de

la excavación y se procura aprovechar al máximo la capacidad resistente del terreno.

3


La curva característica, que relaciona las presiones contra las deformaciones presentadas, debe incluir una

curva de confinamiento para encontrar el punto de equilibrio entre el túnel y el sostenimiento. El

revestimiento debe diseñarse para ser capaz de soportar las deformaciones que se esperen de acuerdo a la

curva característica.

Figura 1 Sistema del funcionamiento de la tuneladora TBM-EPB (Lunardi, 2008)

DISEÑO DE TÚNELES CON TBM-EPB El diseño de túneles con estabilización del frente involucra como primera instancia, el cálculo de las presiones

de frente y la colocación del revestimiento que tiene como fin equilibrar las presiones del terreno contra la

excavación y evitar deformaciones excesivas en la superficie, lo cual resulta en un incremento en las cargas

de las dovelas en comparación con los métodos de túneles con métodos abiertos. Por lo tanto, la información

como la presión de trabajo de la tuneladora, presión de inyección del "grout" anular entre el revestimiento y la

excavación, y la abertura entre el diámetro de excavación y el escudo, son importantes para incluir en la

secuencia de construcción del diseño del túnel (Kramer et al. 2003).

Se han desarrollado diversos modelos analíticos para el control de las presiones de frente, entre ellos la

solución aproximada para suelo con peso propio, el criterio de los teoremas de frontera (Kolymbas, 2008), el

criterio del empuje en reposo y algunos criterios empíricos basados en el método observacional.

Los métodos de equilibrio límite en general proporcionan soluciones satisfactorias al problema de estabilidad

del frente de excavación, como es el caso de los métodos de Jancsecz y Steiner (1994), Leca y Dormieux

(1990), por mencionar algunos. Por otro lado, también se han realizado modelos numéricos más complejos

utilizando el método de elemento finito para revisar el proceso de avance de la tuneladora (e.g. Komiya et al.,

1999). Así mismo, la Asociación Internacional de túneles (ITA, 2000), establece los criterios para el diseño

del revestimiento del túnel, ver Figura 2.

Por otra parte, Frew et al. (2008) realizaron una revisión de los criterios establecidos en el ITA (2000) para

calcular los elementos mecánicos en el análisis de un túnel de dovelas y utilizaron de ejemplo, el proyecto del

túnel de Chongming en China, donde los tres métodos son revisados y comparados.

Los criterios para el cálculo son:

Método del modelo de barras.

Método con ecuaciones elásticas.

Método de Muir Wood.

1. Escudo

2. Disco de corte

3. Cámara de excavación fluidizada del suelo bajo presión

4. Presión de cierre

5. Pistones de empuje

6. Tornillo sin fin para extracción de

material

7. Erector de dovelas

8. Anillos de dovelas ya instalados


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El método del modelo de barras es un método para calcular los elementos mecánicos de un túnel de dovelas

con el método matricial utilizando un programa de computadora y las condiciones que permite evaluar éste

método son:

a). la variación no uniforme de las cargas debido a las condiciones del suelo.

b). cargas excéntricas.

c). presión hidrostática.

d). simulación con resortes del módulo de reacción del suelo.

e). considerar los efectos en las juntas al simularse como articulaciones o resortes rotacionales.

Con respecto al análisis de asentamientos provocados por la construcción de túneles, se han desarrollado

diversas teorías (e.g. Leblais, 1995; Attewell y Woodman, 1982) para evaluar los asentamientos transversales

durante la construcción o los asentamientos longitudinales en una sección paralela al eje del túnel.

Figura 2, Flujograma para el diseño de un túnel con tuneladora TBM-EPB (ITA, 2000)

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Kramer et al. (2003) comentan cuales son los criterios utilizados en el diseño de dos proyectos de drenaje.

a) Desarrollo de un arreglo geométrico práctico para los segmentos de dovelas.

b) Revisión y síntesis de las condiciones geotécnicas de la información proporcionada por el cliente y

los reportes de referencia.

c) Establecimiento del comportamiento constitutivo apropiado del suelo y sus parámetros.

d) Desarrollo y ejecución de modelos numéricos para establecer la interacción suelo-estructura y los

correspondientes esfuerzos en las dovelas.

e) Confirmación del espesor de las dovelas y la resistencia del concreto.

f) Selección de los dispositivos de conexión de las juntas y las bandas de sello.

g) Diseño y detallado del acero de refuerzo de las dovelas. h) Preparación de los planos de taller para la fabricación de dovelas.

De acuerdo con Kramer et al. (2003), los parámetros geotécnicos que deben considerarse en el análisis son:

1. Criterio de resistencia de falla del suelo, por ejemplo, modelo de Mohr-Coulomb.

Resistencia total no drenada

Cohesión efectiva

Angulo de fricción interna.

2. Peso especifico del suelo

Peso especifico del suelo con la humedad del terreno.

Peso especifico efectivo 3. Coeficiente de la presión lateral del terreno, K0 , el cual establece la distribución de esfuerzos en el

sitio.

4. Parámetros de rigidez del suelo.

Módulo secante

Relación de Poisson

Módulo de cortante

5. Combinación de factores adicionales

Profundidad de la covertura

Nivel freático

CRITERIOS DE DISEÑO UTILIZANDO REVESTIMIENTO ÚNICO EN SUELOS BLANDOS

Ventajas de utilizar un solo anillo de dovelas de acuerdo con Gruebl (2006).

1. Las dovelas prefabricadas tienen un alto nivel de calidad.

2. Cuando se instalan los anillos y quedan a la cola del TBM, están listos para soportar las cargas.

3. Las goteras son fácilmente detectables y reparables.

4. El costo es mejor que con un segundo revestimiento interior.

5. Las cargas que actúan sobre las dovelas pueden determinarse sin problema, en cambio la distribución de

cargas entre los dos revestimientos es difícil.

6. Sólo en casos muy especiales, como una fuerza interna sobre el revestimiento interior o la presión hidrostática exterior muy alta, un segundo revestimiento es necesario.

Comparado con el análisis estructural de un túnel convencional, el diseño de dovelas tiene diferentes

condiciones de carga y cargas especiales que deben ser cuidadosamente calculadas, por ejemplo, las cargas

temporales en las dovelas durante el izaje, almacenaje, transportación y ensamble del anillo, el avance de la

TBM con la presión debida a la inyección de "grout", ya que en algunas ocasiones estas cargas pueden ser

más importantes incluso que las cargas finales debidas al terreno y la presión del agua.

El factor para la presión lateral K0 debe ser cuidadosamente analizado, ya que este factor tiene gran influencia

en el cálculo de los momentos flexionantes y por lo tanto en la cantidad de acero de refuerzo necesario para

resistirlos.


6

Palassi y Mohebbi (2003) realizan una comparación entre los métodos basados en el MEF y con dos métodos

analíticos que son el método de Muir-Wood y el método de Curtis. De acuerdo con estos métodos analíticos,

los parámetros que afectan el momento flexionante y la fuerza axial que desarrolla el revestimiento de dovelas

son:

a). La profundidad del túnel

b). El radio del túnel

c). El coeficiente de la presión del terreno lateral, K0.

d). El módulo de elasticidad del suelo

e). La relación de Poisson

f). La cohesión del terreno

g). El ángulo de fricción interna del suelo h). El módulo de elasticidad del revestimiento

i). El espesor del túnel

De los análisis estructurales se observa que la densidad de acero principal requerido en el diseño de las

dovelas tiene una alta dependencia de las condiciones geotecnias (Prinzl y Davies, 2006).

PROPUESTA DE CRITERIOS A INCLUIRSE EN EL REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES DEL D.F.

En el Reglamento de Construcciones y sus Normas Técnicas Complementarias aplicables para el Distrito Federal (RCDF-NTC, 2004) se indica en el Artículo 10, inciso IV, que se requiere autorización para construir

“Instalaciones Subterráneas”, sin embargo, no particulariza metodologías, consideraciones o excepciones que

deban incorporarse en los diseños de las obras civiles subterráneas. En algunos manuales de diseño se

encuentra información muy valiosa para realizar este tipo de diseños, como es el caso del Manual de Diseño

de Obras Civiles de la Comisión Federal de Electricidad (CFE, 1987) o el manual de COVITUR (Tamez,

et al., 1987), aunque no se encuentran procedimientos precisos para el diseño de túneles en suelo blando y por

otro lado, requieren una actualización para su posible incorporación a la normatividad.

Este mismo requerimiento de incorporar una normatividad para obras civiles subterráneas, fue parcialmente

abordado por Nowak, Park y Ojala (2001), en Canadá, quienes señalan que en la edición de los códigos

aplicables para puentes, no se consideraron los factores de carga y resistencia para estructuras bajo relleno

como pueden ser los cajones de cimentación.

Otros códigos se han desarrollado para aplicarse en espacios subterráneos aunque no son aplicables a la obra

civil en sí misma. Al respecto existe el caso de las normas contra incendio dentro de túneles, por ejemplo en

Estados Unidos se aplica lo referente a la NFPA (NFPA, 2004), lo cual es ya de uso frecuente en México en

calidad de referencia, pero no en forma de documento normativo y tampoco establece criterios de diseño de la

obra civil, aun así, significaría que primero existe normatividad para un sistema mecánico pero no para uno

civil. Otro caso es el de Good (2009), quien cita que se cuenta en Estados Unidos con una legislación para

iluminación en obras subterráneas y a pesar de eso, sugiere que se mantenga una revisión permanente para

actualizarla. Se identifica entonces la necesidad para la obra civil de partir de una normatividad que sirva de

punto de referencia y posteriormente se haga la actualización sugerida por dicho autor.

Para el diseño de túneles de dovelas existen recomendaciones como el ETL-80 (1980), ITA (2000), AFTES

(2005), entre otras publicaciones con relación a los criterios de análisis y las acciones que actúan sobre el

revestimiento del túnel, pero se ha utilizado el RCDF-NTC para el diseño de las dovelas prefabricadas de

concreto reforzado, el cual está enfocado a otro tipo de estructuras.

Por todo lo anterior el proceso de diseño de obras subterráneas se hace bajo el mejor juicio de cada diseñador

y puede interpretarse de maneras diferentes, creando discrepancias entre los participantes que afectan el

proceso de la generación de soluciones para la construcción.

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CONSIDERACIONES DE DISEÑO A INCLUIR EN EL REGLAMENTO

El diseño del revestimiento es una tarea multidisciplinaria que involucra principalmente ingeniería geotécnica

y estructural. Para poder realizar un diseño seguro y eficiente, es importante seleccionar un modelo adecuado

de análisis para predecir fuerzas internas y deformaciones. De acuerdo a Blom (2002) la capacidad del

revestimiento está sujeto a:

Estado límite de falla:

Resistencia a la compresión en la dirección tangencial y axial

Resistencia a la flexión

Estabilidad local del anillo de dovelas

Estado límite de servicio:

Rotación de las juntas longitudinales

Deformaciones diferenciales en las juntas laterales

Agrietamiento

Estos criterios no son incluidos de manera explícita en los reglamentos de construcción empleados en el país y

no existen valores estándares que permitan realizar una comparación cuantitativa, por lo que los diseños

realizados se rigen por normas específicas para elementos a flexo-compresión que no consideran la geometría

particular de las dovelas.

La Figura 3 muestra la relación que existe entre el diámetro y el espesor de las dovelas, basada en una

recopilación de casos con diferentes tipos de tuneladoras. Las máquinas con sistema de presión de tierra

balanceada y presión de lechada, son usadas principalmente para terrenos con roca o suelos blandos, mientras

que las máquinas de frente abierto se usan especialmente en roca. Puede observarse que el rango de operación

para dichos tipos de tuneladoras es mayor que el de las máquinas de aire comprimido, debido a las

complicadas condiciones de trabajo que implica este método.

Figura 3. Relación entre el espesor de dovela y el diámetro interior del túnel (AFTES, 2005)

Esp

eso

r d

el r

eve

stim

ien

to (

cm)

Diámetro del revestimiento interno (m)

Revestimiento final – TBM de frente abierto Revestimiento final – TBM de aire comprimido Revestimiento final – TBM con presión de lechada Revestimiento final – TBM con presión de tierra

Revestimiento temporal – TBM de frente abierto

Revestimiento temporal – TBM de aire comprimido Revestimiento temporal – TBM con presión de lechada Revestimiento temporal – TBM con presión de tierra


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Se han realizado pruebas en modelos a escala o en centrífuga, para evaluar los esfuerzos transferidos al túnel,

el proceso completo de construcción, pruebas a escala real para estudiar el comportamiento de las juntas de

anillos de dovelas (e.g. Schreyer y J., Winselmann, D., 2000), el comportamiento del conjunto de anillo de

dovelas y revestimiento secundario (Aguilar et al., 2010), pruebas de cortante para revisar el comportamiento

del acero de refuerzo en las juntas (Lu, L. et. al. 2006) y algunos otros experimentos. Esta información,

compilada en diversos estados del arte y de la práctica debe incluirse en las normativas como un parámetro de

referencia para las consideraciones propias del diseño de túneles.

CASOS DE ESTUDIO EN EL DISEÑO DE TÚNELES EN SUELOS BLANDOS La necesidad de ampliar la infraestructura del país ha provocado recientemente el desarrollo de proyectos de

túneles para fines de transporte, conducción de agua potable y combustible o drenaje. Se presentan dos casos

representativos del diseño de túneles en suelos blandos y las soluciones obtenidas.

Para el diseño del revestimiento de los túneles comentados, se utilizó un método de análisis que involucra

consideraciones geotécnicas y estructurales de manera acoplada. Se realizó el cálculo de las cargas impuestas

por el terreno con un programa de elementos finitos y se obtuvo el estado de esfuerzos y deformaciones que

resultaría más crítico a lo largo de la vida útil de la estructura (Ver Figura 4).

Dicho estado de esfuerzos se utilizó como entrada para un modelo estructural de barras que representa de

manera adecuada las juntas entre las dovelas (Ver Figura 5). Con este modelo se obtuvo un estado de deformaciones, que al compararse con el modelo geotécnico permite determinar la variación en la rigidez de

las dovelas.

Una vez que ambos métodos convergieron, se emplearon los elementos mecánicos obtenidos de dicho análisis

para el diseño final.

Figura 4. Modelo geotécnico para el análisis de dovelas

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Figura 5. Modelo estructural de barras

TÚNEL DE TRANSPORTE PÚBLICO

La construcción de un túnel de transporte público en suelos arcillosos con altos contenidos de agua se

presentó como un proyecto único en su clase debido a todas las dificultades que implica el diseño del

revestimiento en una zona urbana de este tipo.

La cobertura del túnel se halla a una profundidad promedio de 12 m, el túnel tiene aproximadamente 9.4 km

de longitud, 10 m de diámetro externo y los estratos donde se apoya varían desde suelos arcillosos hasta

suelos limosos y lahares de la formación Tarango.

La piezometría actual se encuentra abatida a la profundidad del túnel, por lo que se reduce el confinamiento

del anillo de dovelas. Aunado a ello, este tipo de suelos sufren el proceso de consolidación por lo que la

disminución en la presión de poro resultará en un significativo incremento de los esfuerzos efectivos a largo

plazo.

Las consideraciones de diseño para este particular caso involucraron el cálculo del porcentaje de

consolidación para la vida útil del túnel. Se utilizó el abatimiento de las presiones de poro para simular la

pérdida de agua por consolidación y el cambio en los esfuerzos efectivos.

Otra de las características importantes de este análisis fue el cálculo de las propiedades de deformabilidad de los estratos para considerar el proceso de incremento de rigidez a largo plazo.

Este túnel presenta dos tramos con diferente solución de revestimiento: para la zona de suelos altamente

compresibles se propusieron dovelas de 40 cm de espesor y un revestimiento de concreto colado en sitio de

20 cm; para el tramo ubicado en zona de transición se utilizará un revestimiento único de anillos de dovelas

de 40 cm de espesor.

Las cargas se calcularon para periodos uniformes y se empleó la condición más crítica para el diseño. Se

observó que uno de los factores determinantes para el análisis de cargas es la piezometría empleada y el

abatimiento que presente dicha piezometría.


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TÚNEL DE AGUAS RESIDUALES

Para la construcción de un túnel de 64 km para el transporte de aguas residuales se realizaron diversas

consideraciones de diseño para el revestimiento.

Una de las principales complicaciones para el diseño de dicho túnel consiste en las coberturas tan variables

que llega a alcanzar, desde 20 m al eje hasta 140 m en el tramo final. Durante el trazo, el túnel pasa a través

de los más variados tipos de suelo, desde estratos arcillosos lacustres blandos altamente compresibles, hasta

zona de lomas donde se encuentran las formaciones Taximay superior e inferior y abanicos aluviales.

Las condiciones piezométricas son variables, desde las zonas más abatidas donde el proceso de consolidación resulta significativo, hasta zonas con presiones geostáticas elevadas donde el proceso de consolidación y

ampliación sísmica es prácticamente despreciable.

Para el análisis del revestimiento se consideró que existirán dos secciones con un diámetro interior de 7 m,

ambas con un revestimiento primario constituido por anillos de dovelas y revestimiento secundario de

concreto colado en sitio; la primera tendrá 35 cm de espesor y la segunda tendrá 40 cm en ambas capas de

revestimiento para evitar cambios en la rigidez de la sección.

El diseño de las dovelas se realizó considerando únicamente las cargas a corto plazo y sin efecto de la

consolidación. Para el diseño del revestimiento definitivo se consideró la contribución del anillo de dovelas y

los efectos a largo plazo, tanto en los estratos arcillosos, como en los estratos de suelos granulares. Pudo notarse que las grandes profundidades del túnel y las pérdidas piezométricas a lo largo del tramo

repercutieron directamente en los fenómenos de arqueo y consolidación.

Diversos estudios se ha comprobado que entre más bajo es el nivel freático en la zona del túnel, se obtendrán

momentos flexionantes más altos.

CONCLUSIONES

Para desarrollar una metodología aplicable a los túneles en suelos blandos es importante considerar que el

revestimiento es uno de los elementos más importantes y su diseño no depende únicamente de las cargas que

soportará y de las deformaciones que tendrá durante su vida útil, sino que también se vuelve representativo el proceso constructivo (ver Figura 6). Así, el análisis del comportamiento del revestimiento en suelos blandos

se basa en momentos y fuerzas, deformaciones y esfuerzos, pero con la consideración del ensamblado que

involucra otros aspectos, como la colocación de lechada y aditivos para el soporte inmediato.

Probar la validez de las consideraciones básicas (el modelo geotécnico y el modelo de análisis estructural), es

una parte muy importante del diseño y la construcción. Dentro del proceso constructivo, la etapa que rige para

el diseño es la de servicio durante la vida útil de la estructura.

Por último, como se indica en la literatura, los esfuerzos principales en el suelo varían de acuerdo con la

profundidad en la que se encuentra el túnel. Con el efecto del revestimiento del túnel dichos esfuerzos se

equilibran y se determina la deformabilidad en el suelo y en la estructura del túnel.

RECOMENDACIONES

Como se ha indicado en este artículo, los principales criterios que deben tomarse para el diseño del

revestimiento de un túnel son las condiciones geotécnicas, el modelo de análisis estructural y los criterios de

diseño del revestimiento, por lo que se recomienda incorporar un apartado de túneles que incluya estos

aspectos.

Por otra parte, una adecuada exploración de campo para determinar propiedades de resistencia y

deformabilidad en los estratos adyacentes al túnel, permitirá realizar un diseño óptimo.

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Figura 6. Secuencia de ensamble de las dovelas del túnel (AFTES, 2005)

Dado que uno de los parámetros geotécnicos de mayor importancia para el análisis de cargas es la relación de

esfuerzos efectivos (K0), es recomendable para el diseño de un túnel, realizar una campaña de instrumentación

para determinar de manera confiable dicho valor, pues repercute de manera significativa en los elementos

mecánicos y en la cuantía de acero obtenido a partir del diseño de dovelas de concreto reforzado.

Es importante que el modelo de análisis vincule adecuadamente las consideraciones geotécnicas y estructurales de las dovelas para realizar un cálculo cabal de los elementos mecánicos. Para ello es necesario

considerar los estados límite de servicio y de falla en el modelo conjunto.

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