La planificación y construcción de cruces de túneles es una tarea exigente para los planificadores y el equipo de construcción. Analicemos esto en detalle.
Un túnel es una estructura o espacio subterráneo creado para transporte, suministro de agua, servicios públicos, etc. Los túneles se construyen a menudo en proyectos hidroeléctricos porque los cursos de agua suelen pasar a través de rocas. Se construyen como túneles revestidos o no, dependiendo de los requisitos de diseño que surgen de aspectos geotécnicos y otros aspectos de la construcción.
Hay otro artículo en Internet sobre el diseño de túneles y en este artículo nos centramos en la planificación y construcción de cruces de túneles. Los nodos en un túnel se construyen para desviar el túnel principal a diferentes secciones en diferentes etapas o para dividirlo en dos direcciones.
Existen diferentes tipos de juntas en túneles
- Túnel dividido en tramos de igual tamaño: sin cambios de diámetro
- Crear un desvío del túnel principal.
El segundo método es una construcción comparativamente difícil con variación de diámetro en comparación con el primer método. Debido a la reducción de diámetro, se debe construir una transición para mantener liso el fondo del agua, ya que el cambio brusco de diámetro puede generar turbulencias y dañar estructuras, además de pérdidas de presión.
Cruces de túneles
Los cruces de túneles se construyen en lugares donde cambia la geometría del túnel. Hay varias ocasiones en las que se construyen cruces.
- Cambie la forma del túnel circular o semicircular a un cuadrado u otra forma.
- Reducir el diámetro de una junta de túnel.
Especialmente en estructuras hidráulicas, la mayoría de las estructuras de compuertas tienen forma cuadrada o rectangular. Por lo tanto, el túnel tiene una forma cuadrada o rectangular al principio y se convierte en una forma de túnel normal después de la estructura de la puerta. El siguiente diagrama muestra la conexión de un túnel con un eje vertical que actúa como estructura de puerta. En la puerta el túnel se vuelve cuadrado y luego vuelve a su forma original con la transición. El cambio de forma se puede ver en la sección CC.
Además, la siguiente figura muestra las variaciones de diámetro con los cambios de geometría. Se puede observar el cambio gradual de forma cuadrada a circular.
En este artículo se explica en detalle otro método para cambiar la geometría del túnel. El túnel debe fusionarse con otra geometría circular y la construcción de dicha conexión es muy difícil debido a la complejidad de la disposición de las armaduras y el encofrado. Además, un cambio brusco de forma podría provocar pérdidas de presión que podrían afectar a la generación de energía si el túnel se utilizara para este fin.
Generalmente, en uniones de este tipo se introducen transiciones para asegurar una transición suave de la geometría. La longitud y el diámetro de la transición dependen de los diámetros del túnel y de los requisitos de diseño. La siguiente figura muestra esta disposición de la transición del túnel.
Cargas de diseño y análisis estructural.
Las cargas de diseño del túnel deben corresponder a las condiciones geotécnicas de una ubicación específica. El peso de la roca y la presión de la inyección también pueden considerarse tensiones. La presión del agua se puede tener en cuenta dependiendo del estado de la roca y de la disposición de las tuberías utilizadas para drenar el agua. Para obtener más información sobre modelado, consulte el artículo “ Diseño de túneles ”.
El análisis estructural se puede realizar utilizando software informático, ya que los cálculos manuales pueden resultar demasiado difíciles para una estructura de este tipo. La siguiente figura muestra imágenes del modelo estructural creado en el software SAP 2000 para determinar tensiones, momentos flectores, fuerzas axiles y fuerzas cortantes.
Se creó un modelo informático tridimensional utilizando el software Sap2000 y se definieron las condiciones de contorno de acuerdo con la disposición real y los requisitos del análisis estructural. Se crearon combinaciones de carga para los diferentes casos de carga considerados en el análisis y explicados anteriormente. Las siguientes figuras muestran los diagramas de momento flector y fuerza axial obtenidos en el análisis.
El diseño se realizó en base a momentos flectores, fuerzas normales, fuerzas cortantes y otras fuerzas.
Diseño y detalle de refuerzos en cruces de túneles.
El cálculo del diseño se realizó de acuerdo con los estándares británicos. Se prestó especial atención a las zonas donde se producen mayores concentraciones de estrés. El modelo de análisis computacional es también un diseño idealizado de la estructura real. Por lo tanto, durante el diseño también se tuvieron en cuenta las disposiciones reales. Por ejemplo, desde la conexión entre dos túneles hasta el punto inicial de la transición, el túnel tiene forma cuadrada (superficie de hormigón). Sin embargo, la superficie excavada siempre es circular en la parte superior. Por lo tanto, se deben tener en cuenta las diferencias de espesor en el diseño y las secciones críticas deben dimensionarse para las fuerzas resultantes más altas.
El detalle del refuerzo se realizó de tal manera que la sobrecarga del refuerzo se mantuviera lo más baja posible, para evitar problemas durante la fase de construcción. Luna de miel, fugas de barro, dificultades de hormigonado, etc. Se tuvieron en cuenta al preparar los dibujos de armadura.
