Túnel de Conexión, Cocheras Vespucio Norte Línea 2...

Túnel de Conexión, Cocheras Vespucio Norte Línea 2, Metro de Santiago.

Seminario Técnico Internacional: Ingeniería de Vanguardia

Gustavo Solar GuzmánIgnacio González

Ingenieros CivilesZañartu Ingenieros Consultores SpA.Chile

6-Marzo-2018

01 Introducción

02 Objetivos

03 Descripción Túnel de Conexión

04 Modelamiento

05 Conclusiones

Contenido

Seminario Técnico Internacional : Ingeniería de Vanguardia

Midas GENAnálisis de Interacción Suelo Estructura de Edificios

Bridging Your Innovations to Realities

Midas Gen

Introducción


Sobre Zañartu Ing. ConsultoresEmpresa chilena constituida

en el año 1984.

Orientada al desarrollo de

proyectos civiles, viales, de

transporte de pasajeros e

inspecciones técnicas.



Midas Gen

Introducción


Metro Línea 5 Tramo hacia Maipú

Pique Inés de SuarezMetro Línea 6



Midas Gen

Introducción


Puente Chacrillas



Midas Gen

Introducción

• Empresa con más de 1000 trabajadores

• Presencia en Colombia con primer tramo de Ruta del Sol (Consorcio Zañartu – Mab-Velnec)


Túnel Las Lajas, Colombia



Midas Gen

Introducción

• Túnel de conexión forma parte de proyecto Ingeniería de Detalle OO.CC. Cocheras Vespucio Norte,


Las seis líneas de Metro de Santiago

Ingeniería de detalle Túneles y EstacionesIngeniería

de detalle Viaducto yEstaciones

Ingeniería de detalle Estación

Línea 2 Metro de Santiago



Midas Gen

Introducción


Estación Los Leones

Extensión Línea 2

Cocheras Línea 2Necesidad de cocheras para resguardar los nuevos trenes producto de la extensión de la Línea 2



Midas Gen

Introducción


• Proyecto ubicado en Comuna de Huechuraba

• 5,6 Ha. de superficie.

• Túnel de Enlace con vía Existente.



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Introducción


330 metros de túnel

conectan el pique

cola de maniobra

de L2 con 13

posiciones de

cochera y 1 foso de

mantenimiento



Midas Gen

Introducción


Marathon, Frente Oriente

CocheraHaz de vías

Cal

ete

ra A

. Ve

spu

cio

Can

al H

ue

chu

rab

a

Vía

Edificios Administrativos y Técnicos



Midas Gen

Introducción


Edificios Administrativos y Técnicos

Cochera



Midas Gen

Introducción

• Proyecto Túnel de conexión: Método Constructivo


- Excavación a frente completocolocando el sellado y la primeracapa del revestimiento primario,constituido por malla, marcos yshotcrete.



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Objetivos


Los objetivos son:

Dar a conocer la utilidad del Túnel de conexión.

Describir el Túnel de conexión, la modelación realizada con Midas GTS y losresultados de esfuerzos y deformaciones entodos los materiales (suelos y estructuras).

Entregar las razones del uso de modelos 3D.

Recalcar la importancia del criterio ingenieril para dar solución a problemas inesperados.



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Descripción Túnel de Conexión

• Implantación Túnel




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• Túnel una vía




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• Túnel dos vías




Midas Gen


• Túnel bajo canal Huechuraba


Túnel Falso

Túnel Cajón

Marco Pesado

Tímpano de

enlace

Túnel Marco

reticulado

Canal Huechuraba

Existente



Midas Gen


• Túnel bajo canal Huechuraba


Túnel Marco

reticulado

Túnel Cajón

Marco Pesado

Canal Huechuraba

Existente

Túnel Falso

Portal

6.0m

1.8m

Minimizar asentamientos



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• Sección típica Túnel bajo canal Huechuraba




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• Túnel de marco reticulado


6.0m



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• Túnel de marco reticulado una vía




Midas Gen


• Túnel de marco reticulado transición




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• Túnel de marco reticulado dos vías




Midas Gen


• Túnel de marco reticulado




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• Secuencia constructiva bajo canal


1.-EXCAVACION A FRENTE COMPLETO EN AVANCES SUCESIVOS DE 0,50m COLOCANDO EL SELLADO Y LA PRIMERA CAPA DEL REVESTIMIENTO PRIMARIO, CONSTRUIDO POR MALLA, MARCOS METÁLICOS Y SHOTCRETE.

2.-A UNA DISTANCIA INFERIOR A 2,50m DEL FRENTE SE COLOCARA EL REVESTIMIENTO SECUNDARIO, CONSTITUIDO POR MALLA Y SHOTCRETE, MARCOS METÁLICOS Y SHOTCRETE.

3.-A UNA DISTANCIA INFERIOR A 2.50m DEL FRENTE SE PROCEDERA A LA CONSTRUCCION DEL RADIER.



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• Secuencia constructiva túnel una vía y dos vías


1.- EXCAVACIÓN A FRENTE COMPLETO EN AVANCES SUCESIVOS DE 1,0m COLOCANDO EL SELLADO Y LA PRIMERA CAPA DEL REVESTIMIENTO PRIMARIO, CONSTITUIDO POR MALLA, MARCOS Y SHOTCRETE. SE DEJARÁN 30cm DE LA MALLA SIN PROYECTAR PARA SOLAPE EN EL AVANCE SIGUIENTE.

2.-REVESTIMIENTO PRIMARIO SE REALIZARÁ EN UNA SÓLA ETAPA POR AVANCE.

3.-A UNA DISTANCIA INFERIOR A 30m DEL FRENTE SE COLOCARÁ EL REVESTIMIENTO SECUNDARIO, CONSTITUIDO POR MALLA Y SHOTCRETE.

4.-A UNA DISTANCIA INFERIOR A 30m DEL FRENTE SE PROCEDERÁ A LA CONSTRUCCIÓN DE LA CONTRABÓVEDA.

5.-CONSTRUCCIÓN DEL RADIER.



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Modelamiento


Se utilizó modelo 3D para considerar especialmente las singularidades del proyecto.

- Excavación en zona de túnel falso

- Túnel bajo canal

- Cambio de sección a túnel reticulado

- Transición

- Portal de acceso



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Modelamiento


PilasPortal de acceso

Túnel bajo canal



Midas Gen

Modelamiento


Canalrevestido

Suelo fino



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Modelamiento


• Estratos de sueloHorizonte Profundidad

(m)Descripción

H-1 0.00 – 1.00 Brocal de hormigón.

H-2 1.00 – 1.90 Arcilla limo arenosa, color café claro, humedad media al contenidode humedad natural, consistencia alta, plasticidad media, seobservan algunas raicillas aisladas.

H-3 1.90 – 2.00 Lente de arena, color café amarillento, humedad baja,compacidad baja, plasticidad nula, arena de grano fina.

H-4 2.00 – 5.80 Arcilla limo arenosa, color café claro, humedad media,consistencia alta, plasticidad media, presencia de raíces y raicillasaisladas en todo el estrato.

H-5 5.80 – 6.00 Lente de arena gravosa, color gris, humedad baja compacidadbaja, desmoronable al primer golpe de martillo, plasticidad nula,arena de grano fino, con abundantes gravillas de cantos angularesde hasta 1”.

H-6 6.00 – 8.35 Arcilla limo arenosa, color café claro, humedad media,consistencia alta, plasticidad media, presencia de raíces y raicillasaisladas.

H-7 8.35 – 8.55 Lente de arena fina a media, color gris, humedad baja.



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Modelamiento


• Estratos de suelo Horizonte Profundidad(m)

Descripción

H-8 8.55 – 17.50Arcilla limo arenosa, color café claro, humedad media al contenidode humedad natural, consistencia alta a muy alta, plasticidad media,se observan algunas raicillas aisladas. Entre los 11.15 y 11.30mbolsones de arena con gravillas, color gris café, con gravas de 3/8.

H-9 17.50 – 20.30Arcilla limo arenosa, color café claro, humedad media, consistenciaalta, plasticidad media, presencia de raíces y raicillas aisladas entodo el estribo. Sin presencia de raicillas aisladas.

H-10 20.30 – 20.90Arena gravosa de color gris café, humedad media, contenido dehumedad natural, compacidad media baja, desmoronable al primergolpe de martillo, arenas de grava medias a gruesas, gravas decantos angulares, subangulares, redondeados de hasta 1” conbolsones de arena de color amarillento.

H-11 20.90 – 24.60Grava arenosa, color gris café, humedad media, contenido dehumedad natural, compacidad media, desmoronable al primergolpe de martillo, plasticidad nula, arenas de grava medias agruesas, gravas de cantos angulares alargados aplanados,redondeados de hasta 3”, presencia de bolsones en forma aislada decantos angulares, alargados de hasta 6”.

H-12 24.60 – 25.00 Arcilla limo arenosa, color café claro, humedad media, consistenciaalta, plasticidad media, presencia de raíces y raicillas aisladas entodo el estribo.



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Modelamiento


• Parámetros tenso - deformacionales de los suelos

El modelo constitutivo empleado es elastoplástico según Mohr-Coulomb

Parámetro Cantidad Unidad

Ko (coeficiente empuje en reposo) 0.65 -

C (Coesión) 3 Tonf/m2

F (ángulo de fricción interna) 31 º

E (coeficiente de elasticidad) 1000+275*Z Tonf/m2

n (Coeficiente de Poisson ) 0.3 -

Peso Unitario 1.85 Tonf/m3



Midas Gen

Modelamiento


• Túnel bajo canal

Cada color es una etapa de excavación –revestimiento – marco

Marcos

Manto hormigón proyectado



Midas Gen

Modelamiento


Excavación para túnel falso



Midas Gen

Modelamiento


• Ubicación de marcos



Midas Gen

Modelamiento


• Peso propio



Midas Gen

Modelamiento


• Cargas hidrostática



Midas Gen

Modelamiento


• Carga sísmica

Sobre el modelo se simuló el efecto del sismo mediante la aplicación de desangulaciones de diseño,

que actúan en dos direcciones ortogonales.

El valor de la desangulación considerada es s = 8.5 x 10-4

Método cinemático,

formulado inicialmente

por Keusel (1969) para

el Metro de San Francisco.

Propuesto por IDIEM y por

Ingeniero Dusan Dujisin en

1971 para análisis sísmico

de Metro de Santiago.

Perfeccionado por Ortigosa

y Musante (1991)



Midas Gen

Modelamiento


• Carga sísmica (desangulación)

Se aplica deformación horizontal al suelo (por ejemplo en sentido –y)



Midas Gen

Modelamiento


Etapa 1: Excavación túnel falso. Se instalan los paraguas

Etapa 0: Reset de deformaciones

Etapa 2: Se demuele ojo del túnel

• Secuencia constructiva Túnel bajo canal

Etapa 0: Sin excavaciones



Midas Gen

Modelamiento


Avance repetitivo en etapas de 50cm. Colocación revestimiento secundario a 2.5 m

Se atraviesa todo el canal.

• Secuencia constructiva Galería Trasandén

Etapa 3: Excavación primera sección, instalación de marcosy hormigón proyectado

1. Excavación

2. Montaje marco

3. Proyección deshotcrete



Midas Gen

Modelamiento


• Etapas constructivas



Midas Gen

Modelamiento


• Desplazamientos verticales una vez terminado túnel bajo canal.



Midas Gen

Modelamiento


• Desplazamientos verticales en canal



Midas Gen

Modelamiento


• Desplazamientos verticales en función de las etapas, borde superior del canal y base.



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Modelamiento


• Momentos YY en revestimiento.



Midas Gen

Modelamiento


• Momentos YY en revestimiento (caso sísmico).



Midas Gen

Modelamiento


• Corte YZ en revestimiento (caso sísmico).



Midas Gen

Modelamiento


• Momentos en marcos.



Midas Gen

Modelamiento


• Esfuerzo axial en marcos.



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Modelamiento


• Tunel NATMTúnel dos vías

Túnel una vía

Transición



Midas Gen

Modelamiento


• Tunel NATM

Cada color es una etapa de excavación –revestimiento – marco

Marcos

Manto hormigón proyectado



Midas Gen

Modelamiento


• Desplazamientos verticales una vez terminado túnel.



Midas Gen

Modelamiento


• Desplazamientos verticales en superficie.



Midas Gen

Modelamiento


• Momento XX en revestimiento.



Midas Gen

Modelamiento


• Momento YY en revestimiento.



Midas Gen

Modelamiento


• Diagrama de corte YZ en revestimiento



Midas Gen

Modelamiento


• Desplazamiento total Transición.



Midas Gen

Modelamiento


• Desplazamiento total túnel una vía.



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Conclusiones y comentarios


• Con el diseño finalmente aprobado, podrá comenzar la construcción de las obras.

• El trabajo de Zañartu continuará durante las obras, calibrando el modelo de acuerdo a lo que aparezca

finalmente en terreno.

• Se incorporó monitoreo permanente para verificar las deformaciones arrojadas por el programa.

• Zañartu mantendrá la comunicación con la inspección técnica, de manera de solucionar cualquier problema que

se pudiera presentar.



Midas Gen



• La metodología adoptada es mucho más precisa que las empleadas tradicionalmente en este tipo de proyectos.

• La realidad de la construcción de las obras es tridimensional y, por ello, el empleo de los modelos 3D permite

realizar análisis mucho más próximos a la realidad que los basados en modelos bidimensionales

• Esta mayor precisión se traduce en la identificación de las zonas más solicitadas durante la construcción,

permitiendo igualmente poder evaluar con precisión la influencia de las obras sobre el terreno circundante;

aspecto esencial en entorno urbano, con existencia de edificaciones, estructuras y servicios con riesgo de verse

afectados por la construcción de la obra subterránea.



Midas Gen



• La disposición de los marcos fue definida de modo que no aparezcan deformaciones excesivas. El perfil escogido

también debe asegurar lo anterior, además de cumplir los criterios de resistencia.

• El hormigón proyectado de los revestimientos en lo relativo a espesor, se determina también considerando

deformaciones aceptables y por resistencia.

• De esta manera, se vuelve necesario realizar iteraciones previas al diseño final, de manera que los elementos

resistentes cumplan con las deformaciones admisibles y con la resistencia requerida.



Midas Gen



• Mediante la modelación con programa MIDAS GTS es posible predecir las deformaciones en

cada etapa de excavación. Estos valores son determinantes puesto que el canal existente que

pasa sobre el túnel proyectado no debe presentar descensos que afecten su funcionamiento.

• Programa simple de usar, especialmente en la definición geométrica, es dinámico y ágil para

resolver el modelo, en comparación con otros programas similares.

• La modelación con programa MIDAS GTS ha sido fundamental en el desarrollo de este

proyecto en particular; y lo será en los futuros proyectos de líneas de Metro y otros.

• Se debe estar consciente de las situaciones inesperadas que no son reflejadas en ningún modelo.

Es fundamental la rapidez y el buen criterio para resolverlos.

¡Gracias!

Gustavo Solar

[email protected]

Ignacio González

[email protected]

[email protected]

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