Design and construction of t.B.M. Tunnel linings with precast segments
- Autores: Javier Pablo Ainchil Lavín
- Directores de la Tesis: Albert de la Fuente Antequera (dir. tes.), Gonzalo Ramos Schneider (codir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) ( España ) en 2019
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Francisco Ballester (presid.), José Turmo Coderque (secret.), Pablo Pujadas Alvarez (voc.), Manuel Herrador Barrios (voc.), Jaume Armengou Orús (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería de la Construcción por la Universidad Politécnica de Catalunya
- Materias:
- Texto completo no disponible (Saber más ...)
- Resumen
La ejecución de túneles con TBM (Tunnel Boring Machine) es, hoy en día, la opción preferida en proyectos urbanos. La tecnología de revestimientos con dovelas prefabricadas es crucial para este sistema de construcción mecanizada de alta calidad y fiabilidad. No obstante, ciertos problemas potenciales o reales asociados con su uso en nuevas zonas geográficas y las mayores expectativas de clientes y usuarios revelan la necesidad de mayor investigación al respecto.
El ciclo de vida del revestimiento ha sido definido a partir de la revisión de la bibliografía y de Proyectos de Referencia, señalándose la importancia de las propiedades del hormigón a edades tempranas, las interfaces físicas y la acumulación de efectos, en un contexto de investigación de una cierta dispersión y desconexión entre diseño y construcción. El comportamiento del revestimiento ha sido evaluado en base a ingeniería prestacional, sintetizándose en 5 requerimientos clave: estabilidad, ausencia de daños, impermeabilidad, regularidad y eficiencia. Un primer análisis ha revelado cómo las condiciones locales, los detalles de diseño, el método constructivo y el modo de gestionar el proyecto influyen en las prestaciones finales. Un segundo análisis pormenorizado de los procesos de diseño, construcción y gestión de la integración condujo a definir 3 líneas de investigación que se estudiaron en base a los Proyectos de Referencia.
La línea correspondiente a diseño permitió corroborar numerosas correlaciones geométricas como las esbelteces con respecto al diámetro interior o la longitud de dovela, la relación entre dicha longitud y el galibo interno de la TBM y la tendencia hacia dovelas trapezoidales.
Se realizó, asimismo, una comparación estructural entre dovelas trapezoidales y rectangulares. El modelo de Elementos Finitos 3D para dovela con cargas radiales y diversas condiciones de apoyo demostró en el primer caso un incremento de momentos flectores y una reducción de deformaciones. El anillo completo con carga radial presentó resultados parecidos, aunque menores deformaciones, siempre muy pequeñas. Ante cargas reales de terreno el anillo experimentó un efecto de alabeo al moverse fuera de su plano en ambos casos.
Los datos reales de escáner 3D mostraron mayores desplazamientos con dovelas rectangulares, aunque influidos por condiciones locales del túnel. También se realizó una comparación cualitativa.
Los estados transitorios de curado al vapor, manipulación y acopio fueron analizados tecnológica y estructuralmente. La formulación de madurez del Código Modelo 2010 fib (exponencial) se ajustó muy bien al crecimiento de resistencia entre 3 y 28 días, mientras que para las primeras edades se empleó una curva logarítmica válida para tiempos menores de 8 horas. Se obtuvo una curva de transición para el periodo intermedio y pudo validarse el método de la Edad Equivalente para el curado al vapor.
El análisis estadístico de datos reales de acopio de dovelas evidenció la correcta colocación en general. Las recomendaciones de apoyo de ACI 544 se mostraron razonables frente a las observadas en el estudio.
Se desarrolló un análisis de los efectos de ambientes extremadamente secos sobre las dovelas. Los resultados subrayan el riesgo de fisuras durante el acopio. La lenta disipación de las tensiones inducidas favorece, a su vez, la fisuración durante el empuje de los gatos de la TBM. Para climas muy fríos, el modelo de transferencia de calor incluyendo hidratación del cemento justificó la necesidad de acopios protegidos.
Por último, la línea sobre gestión desarrolló la integración de diseño entre diversos agentes mediante Ingeniería de Sistemas, el Análisis de Riegos (cualitativo, cuantitativo, planes de contingencia) y el método MIVES de toma de decisiones, que confirmó las ventajas de las dovelas trapezoidales.
