Sostenimiento Mecanizado Usando El Phases

7/28/2019 Sostenimiento Mecanizado Usando El Phases

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SOSTENIMIENTO

MECANIZADO

USANDO EL PHASES

ING. MARCO FLOREZ OLIVERA


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INDICE

Estadstica de accidentes 2004.Seguridad.Sistemas de Sostenimiento.Principales causas de los accidentes por

cada de rocas.Informtica en Minera.Uso de los Mtodos Nmericos.Caracteres y Limitaciones del Phases.Diseo Geomtrico del Modelo.Estado Tensional Inicial.Salida y Ventajas deL PHASES.

Ejercicios Practicos.


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ESTADISTICA DE ACCIDENTES

La gran mayora de Compaas Mineras en el Per han

implementado un Sistema de Gestin de Seguridad conel objetivo principal de evitar y/o disminuir prdidas,pero vemos que el registro de accidentes fatales sigueaumentando; existen an flaquezas en los Sistemas de

Gestin de Seguridad, debemos revertir esta malaperformance y lograr que Nuestra Minera seaCompetitiva, Productiva y Segura.Un accidente tiene un costo generalmente alto; ademsdel dao a la persona, a la familia, que muchas veces

es irreparable, tambin est el dao a la organizacin,ya que un accidente cuesta tanto, debemos obtener unaenseanza de l, un beneficio por ese costo. Esebeneficio es evitar que el accidente vuelva a ocurrir y

adems promover la seguridad.


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ACCIDENTES FATALES AO 2004DIRECCION GENERAL DE MINERA

OFICINA DE FISCALIZACION MINERA

UNIDAD MINA NOMBRE DE LA VICTIMA CLASIFICACIN SEGN TIPO

ANTICONA FABIAN NINAHUANCA, RICHAR WILDER CADA DE PERSONASANTICONA ROMERO CALDERON, VICTOR OTROS - CAMPANEO DE CARGA

CACHCA MARCOS ROJAS, ELMER LEONCIO ENERGA ELCTRICA

CACHCA RAMOS YAURI, TEOFILO ENERGA ELCTRICAMOROCOHA SUCUITANA SISPINO, MANUEL EXPLOSIONES

CERRO DE PASCO TRINIDAD MARCELO, DAVID OPERACIN DE MAQUINARIASQUIRUVILCA REYES RODRIGUEZ, PEDRO MELANEO ENERGA ELCTRICA

TUCARI ADUVIRI POMA, LEONCIO} OTROS - DESCARGA ELECT. POR RAYOCASAPALCA PURIS BALERIO, DEMECIO ESTEBAN DERRUMBE - DESLIZAMIENTOCASAPALCA BOZA VARGAS, SAMUEL DERRUMBE - DESLIZAMIENTOCASAPALCA RIVEROS PARAGUAY MARIO DERRUMBE - DESLIZAMIENTOATACOCHA ESPINOZA QUISE, JORGE DIONICIO OPERACIN DE MAQUINARIAS

RAURA QUISPE DE LA CRUZ, NICANOR DESPRENDIMIENTO DE ROCAS

RAURA USCUCHAGUA DE LA ROSA ALFONSO CLEBER DESPRENDIMIENTO DE ROCASAUSTRIA DUVAZ ORIGHUELA AMARO, EDGAR OPERACIN DE MAQUINARIAS

RAURA RETAMOSO CONDORI, FRANK JESUS OTROS - CAMPANEO DE CARGACARAVELI TACUSI ZUNI, JERRY DESPRENDIMIENTO DE ROCAS

ANDAYCHAGUA LOPEZ LAGUNA, FERMIN CADA DE PERSONASANDAYCHAGUA CALDERON CERRATE, DANIEL AURELIO DESPRENDIMIENTO DE ROCAS

AMERICANA QUISPE MEZA, ASCENSION OPERACIN DE CARGA Y DESCARGAPALCA LOYOLA HILARIO, OCTAVIO SATURNINO DESPRENDIMIENTO DE ROCAS

ORCOPAMPA HUAMANI AYMARA, JUSTO PASTOR EXPLOSIONESYAURICOCHA NATEROS HUAMAN, HILARIO DESLIZAMIENTO DE MINERAL

NUEVA CALIFORNIA ROJAS ALCANTARA, LEONARDO DESLIZAMIENTO DE MINERALCOBRIZA CUADROS HUAMAN, DANIEL VICTOR TRANSITO

PUCARRAJO CORDOVA CORDOVA, JUAN DESPRENDIMIENTO DE ROCASANIMON QUISPE LIZARBE, JOSE DESPRENDIMIENTO DE ROCASEL COFRE CORDOVA AYAMARA, CIRILO SUCCION Y/O ENTERRAMIENTO

SIGLO NUEVO BRICEO UGARTE, FILER ESNEYVER DESPRENDIMIENTO DE ROCASCASAPALCA CARDENAS CASTRO, ARMANDO RAFAEL CADA DE PERSONAS

EMPRESAS MINERAS 8EMPRESAS ESPECIALIZADAS 22TOTAL 30


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CUADRO COMPARATIVO

8

3

3

2

3

1

3

2

3

1

1

0 2 4 6 8 10

DESPRENDIMIENTO DE ROCAS

ENERGA ELCTRICA

OPERACIN DE MAQUINARIAS

EXPLOSIONES

OTROS

SUCCION Y/O ENTERRAMIENTO

DERRUMBE - DESLIZAMIENTO

DESLIZAMIENTO DE MINERAL

CADA DE PERSONAS

OPERACIN DE CARGA Y DESCARGA

TRANSITO

27 %


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SEGURIDAD

Hoy en da la Minera Peruana ya comenzo a entender

que invertir en seguridad es tambien invertir en lacalidad y en la productividad, todo accidente es evitablesi toda la organizacin que lleva a cabo la operacinminera esta capacitada, entrenada y motivada.

Los actos inseguros, el incumplimiento de lasprocedimientos y la menor supervisin, son algunos delos factores comunes de accidentes, a ello se sumanpeligrosamente el exceso de confianza, lascomunicaciones inapropiadas, la falta de entrenamientoy la planificacion inadecuada del trabajo.


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El problema de fondo radica en los valores, creencias, costumbres,

percepciones y actitudes de los gerentes y trabajadores; es deciraquello que se ha venido a denominar cultura de seguridad,aspecto que juega un rol fundamental, determinando el xito o elfracaso de las polticas de seguridad de manera tal que se logretener una una cultura que equilibre el factor econmico con el

correcto manejo del sistema de seguridad.


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SISTEMAS DE SOSTENIMIENTO

Usualmente se denomina soporte de rocas a los

procedimientos y materiales utilizados para mejorar laestabilidad y mantener la capacidad de resistir lascargas que producen las rocas cerca al permetro de laexcavacin subterrnea. Se puede clasificar a los

diversos sistemas en dos grandes grupos:LOS DE APOYO ACTIVO; que viene a ser el refuerzode la roca donde los elementos de sostenimiento sonuna parte integral de la masa rocosa.

LOS DE APOYO PASIVO; donde los elementos desostemiento son externos a la roca y dependen delmovimiento interno de la roca que esta en contacto conel permetro excavado.


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ACTIVO

Barra Helicoidal

Pernos con Resina

Pernos con Anclaje

(Refuerzo)


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ACTIVO Split Set

Swellex

(Refuerzo)

Cables

E l fi d b l i d l i


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En la figura se puede observar la accin de la resina queembebe al perno de roca


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Los ngulos de un perno con la superficie de la roca debentene 90 grados con un mximo de inclinacin de 10 grados

de la vertical y la platina debe colocarse completamentesobre la superficie de la roca.

Ejemplos buenos (B y D), ejemplos no aplicables (A, C y E).

A

B

C

D

Dimensin de los bloques (X) a soportar

Profundidad de las capas (X) a soportar

L \ E = 1,75

L = 1,4 + (0,18 X W)

longitud del perno (L) = X + .75 M

longitud del perno (L) = X + .75 M

L = longitud del perno, E = espaciamiento de los pernos

L = longitud del perno, A = ancho de la apertura en metros

LONGITUD Y ESPACIAMIENTO DE LOS ELEMENTOS DE SOSTENIMIENTO

ANGULOS DE INSTALACION


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PASIVO

Malla

Cintas Metalicas

Cimbras

(Soporte)


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PASIVO

Shotcrete

Cuadros de Madera

(Soporte)

Cuadro recto

Cuadro cnico

Cuadro cojo


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PRINCIPALES

CAUSAS DE LOS

ACCIDENTES

POR CAIDA DE

ROCAS


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ALTO NIVEL DEFRACTURAMIENTO


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SUPERFICIES DEDISCONTINUDADES

LISAS O POCO RUGOSAS

SUPERFICIELISA

SUPERFICIERUGOSA


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RELLENO DEDISCONTINUIDADES

LIMOSO O ARCILLOSO

RELLENO LIMOSOO ARCILLOSO

ORIENTACIN DESFAVORABLE


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ORIENTACIN DESFAVORABLEDE LAS DISCONTINUIDADES

RESPECTO DE LAS LABORES

RUMBO DE DISCONTINUIDADESPARALELO AL EJE DE LA LABOR


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ORIENTACIN DESFAVORABLE

INFLUENCIA DEL RUMBO DE LA EXCAVACIN SOBRE LA FORMACIN DE CUAS INESTABLESEN ROCA QUE CONTENGA DISCONTINUIDADES ESTRUCTURALES IMPORTANTES


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ORIENTACIN IDEAL

INFLUENCIA DEL RUMBO DE LA EXCAVACIN SOBRE LA FORMACIN DE CUAS INESTABLESEN ROCA QUE CONTENGA DISCONTINUIDADES ESTRUCTURALES IMPORTANTES


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ALTURA INAPROPIADA DE TAJEOSSIN RELLENO

RELLENO

MINERAL

ALTURA

EXCESIVA

h


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VOLADURA

SOBREDIMENSIONADAZONA DETERIORADA POR

VOLADURAS MUY POTENTES


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MALA INSTALACIN DELSOPORTE


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MALA COLOCACION DELPERNO

En la figura se puede observar la accin del alto torque que se da alperno lo que se evidencia por la rotura del mismo


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INFORMATICA EN MINERIA

La evolucin de la informtica ha dado lugar a que aumentesus prestaciones de aplicacin cada vez con mayor nmerode programas o herramientas para el clculo deexcavaciones subterrneas junto con la incorporacin denuevos modelos fsicos y matemticos, que permitan generarun diseo y anlisis ptimo.

A esta rpida evolucin, se suma el desarrollo de lastcnicas de las excavaciones subterrneas y como tal a unamayor dimensin de construccin de este tipo de obras porrazones de extraccin, nuevos tipos de equipos interior minade grandes dimensiones con mayor peso y razones de

seguridad para preservar la vida de nuestro personal.La ventaja de la informtica es que da lugar a la ejecucin dedistintos clculos en funcin de diferentes hiptesis deparmetros geotcnicos del macizo rocoso en el que sedisea la obra subterrnea, alcanzando en forma ms rpida

respuestas ms precisas.


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INFORMATICA EN MINERIA

Esto nos da la posibilidad de anotar un golazo, logrando un

diseo ms fino; el anlisis de cadas de cuas y elmodelamiento de los elementos de retencin; comprobacindel sostenimiento para c/u de las etapas del procesoconstructivo. Sin embargo, la calidad del estudio geolgico

geotcnico del terreno tiene una condicin suprema conrespecto a los software de aplicacin puesto que estos sonsolo herramientas que apoyan al diseo.

Para el sostenimiento, en su diseo, hay que tener encuenta:

MTODOS ANALTICOS

MTODOS NUMRICOS

Analizando c/u de ellos, en cuanto a sus resultados se puede

llegar al gol.

USO DE LOS M TODOS


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USO DE LOS M TODOSNUMRICOS

Como los mtodos analticos son limitados en el diseo

de excavaciones se va requerir el uso de algn mtodonumrico, que permita obtener soluciones ms cercanasa la realidad.El clculo tenso deformacional de un macizo rocoso o

de un suelo mediante la aplicacin de los mtodosnumricos, se fundamenta en la resolucin de lasecuaciones diferenciales que controlan elcomportamiento mecnico del macizo rocoso, previa lageneracin de hiptesis simplificadoras que son

requeridas en cada mtodo.Los mtodos numricos pueden clasificarse en

Mtodo de los Elementos de Contorno.Mtodo de las Diferencias Finitas.

Mtodo de los Elementos Finitos.

CARACTERES Y LIMITACIONES


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CARACTERES Y LIMITACIONESDEL PHASES

Se usa para clculos tenso deformacionales en 2

dimensiones mediante el mtodo de elementos finitos,el mtodo de los elementos de contorno o como unprograma hbrido (usa ambos mtodos matemticos).Si el terreno es elstico se usar un modelo con el

mtodo de los elementos de contorno ya que con el, losresultados no pierden mucha precisin.Si el terreno presenta comportamiento elasto plsticoya no es aplicable el mtodo de los elementos decontorno, aplicndose el de elementos finitos. Estaopcin produce un anlisis elstico de tensiones muyrpido y tambin indica zonas sobretensionadas.Las limitaciones ms importantes que se debe tener encuenta al momento de la interpretacin son:

CARACTERES Y LIMITACIONES


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CARACTERES Y LIMITACIONESDEL PHASES

Se asume que estamos en deformacin plana; esto

significa que la excavacin tiene una longitud infinita enla direccin a la seccin que se analiza.El campo de tensiones, es decir una de las 3 tensionesprincipales debe estar alineada con el eje longitudinal de

la excavacin.Su aplicacin es para rocas duras y competentes (encuya caso para la opcin de sostenimiento, es elempernado de rocas), como no fuera as, puede variaral cableado y shotcrete.De acuerdo a la experiencia de campo, las aplicacionesms puntuales obedecen a la presentacin del macizorocoso, span, forma de la excavacin, etc. Nos sirve deapoyo para la aplicacin de steel straps, split set,

swellex,etc.

DISEO GEOMETRICO DEL


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DISEO GEOMETRICO DELMODELO

Para iniciar el diseo, se establecen las coordenadas del

dominio que definen el problema con los parmetros decontrol del proceso, donde se define el nmero de estadosen que se va a dividir el modelo; mximo nmero deiteracciones y la tolerancia que controla la fuerza de

desequilibrio en c/nodo.Para definir la forma geomtrica se introducen los contornosexteriores, la excavacin y las interfases de separacin demateriales y en base a estos se divide el contorno en unnmero de referencia para el mallado a crear.

A continuacin se crea la malla (mesh), con la aplicacin dela opcin mesh, del Phases, el cual gradua la malla enfuncin de consideraciones geomtricas; permitiendo alusuario hacer el modelo, pudiendo ser modificado.



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Se vara el tamao de la malla usando el factor de

expansin.Se vara el tamao de los elementos de contorno quepuede ser rectangular, circular o envolvente alrededor dela obra.

Se suaviza la malla, para obtener tringulos lo msequilteros posibles.Se especifica la forma de anlisis: elementos de contornoo elementos finitos nicamente o utilizar el mtodohbrido.

Creado el mesh, se pasa a definir las condiciones decontorno y la geometra de la excavacin , asi como lasdiferentes etapas de la misma, pernos u otro tipo desostenimiento con el objeto de especificar el tipo de

sostenimiento a usar como son los pernos, shotcrete ocable boltin .



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Las condiciones de contorno se asignan mediante

condiciones de desplazamiento en el lmiteexterior del modelo discretizado (solo enelementos finitos) mediante presiones interiores

en excavaciones cerradas (solo usado enproblemas con un solo estado), o mediante cargassuperficiales distribuidas unicamente en uncontorno de la excavacin o de la superficie.

Los sistemas de sostenimiento (empernado,cableado) puede ser de tipo puntual osistemtico en forma radial o en forma normal.


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ESTADO TENSIONAL INICIAL

El analista puede definir el campo tensional inicial del

modelo, que puede ser constante o variable con laprofundidad.Es importante introducir la tensin en el plano a la seccinde estudio para conseguir que las deformaciones usadas porPhases sean tridimensionales.

Si el campo tensional es constante: introducir la tensinprincipal mayor, la tensin principal menor, la tensin a laseccin de estudio y el ngulo que forma con la horizontal latensin principal mayor.

Si el campo tensional varia con la profundidad se debe:a)Definir la elevacin de la superficie del terreno respecto alsistema de coordenadas definido por el usuario.b)P.E del recubrimiento.c)Relacin de tensin horizontales / verticales.

S O S O C


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ESTADO TENSIONAL INICIAL

d)Esfuerzos residuales que puedan existir.

El siguiente paso: asignamiento de las propiedades dec/u de los materiales, terreno y sostenimiento.

A los elementos de contorno se le asignan laspropiedades del material en Default (elstico,homogneo e isotpico).

Para el resto de materiales se introducen laspropiedades elsticas, indicando el tipo de material que

puede ser istropo, transversalmente istropo yortrtopo el comportamiento del material (elstico,plstico o sin rotura por traccin) y el criterio de roturadel material (Mohr Coulomb, Hoek Brown o Hock

Brown modificado).

SALIDA DE RESULTADOS


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SALIDA DE RESULTADOS

La salida de resultados es como sigue:

Tensin principal mayorTensin principal menorTensin en el plano al estudiado.

Coeficiente de seguridadZonas de plastificacinDesplazamientos vertical, horizontal y laterales.

VENTAJAS

Rapidez de diseo : generacin automtica de mallaRapidez de ejecucinEntrada de datos visual sin codigos de

programacin


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EJEMPLOS PRACTICOS


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EJEMPLO N 1


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Este es el entorno de trabajo del PHASESbajo el Sistema Operativo WINDOWS


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Importamos el archivocon extensin DXF y

seleccionamos las opciones

de Importacin


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La seccin del tnel ha sido cargada


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Definimos unlimite externo tipo


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El limite tipo

caja ha sidocreado


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Discretizamos


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Se observa el nmero de elementos dela excavacin y del lmite externo


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Empezamos a crear la Mallade los Elementos Finitos


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La Malla delos ElementosFinitos hasido creada


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Definimos los

esfuerzos decampo e

ingresamos

sus valores


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Se definen las

propiedades

del material

que se encuentraalrededor

de la excavacin


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Asignacin

de Propiedades


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Seleccionamos Excavationy picamos el interior

de la seccin


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Se ha realizado

la excavacin


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Un momentito

estoy pensando

Computamos


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Interpretamos


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Hasta aqu hemos

analizado el modelo sin

sostenimiento alguno

usando parametros para

materiales plasticos; ahora

pues procederemos aanalizar el mismo modelo

despus de agregar:

Cables y ShotcreteBueno, ahoraagreguemoscables y

shotcrete


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Agregamos

los cables


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Definimos lalongitud de loscables y elespaciamientoentre cables


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Ingresamos el puntode convergencia

de los cables


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Este es el puntode convergencia

de los cables


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Se han dibujadolos cables


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Definimos las propiedadesde los cables


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Agregamos el recubrimiento


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Picamos todo el bordede la excavacin


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Se observa elrecubrimiento deshotcrete


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Definimos laspropiedadesdel Shotcrete


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Un momentitoestoy pensando

Computamos


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Interpretamos


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EJEMPLO N 2


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82/119

Se definen

los stages


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Aqu

aparecendichos

stages

Se realiza el

dibujo de laexcavacin.


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Se agrega

un stage


85/119

Se agrega

un stage


86/119

Se definen el

tipo de limitey se declara

el factor de

expansin.


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El limite tipo

caja ha sidocreado


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Se dibuja los

limitesgeometricos

de mineral


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Discretizamos


93/119

La malla de

elementosfinitos ha

sido creada


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Se exporta el

archivo enDXF que

contienen los

cables.


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Los cables

han sidocargados.


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Se definen

laspropiedades

de la masa

rocosa

circundante


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Se definen

laspropiedades

del mineral


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Se definen

laspropiedades

del relleno


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Se definen

laspropiedades

de los cables


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Se asigan

losmateriales y

se realiza la

excavacin


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La

excavacinha sido

realizada


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Computamos

Un momentitoestoy pensando


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Interpretamos


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