Modelado del daño en túneles dovelados con y sin revestimiento secundario mediante articulaciones plásticas

Abstract

En este trabajo se estudian algunos modelos teóricos propuestos en la literatura sobre el comportamiento de las partes principales de un túnel, y posteriormente se proponen recomendaciones para modelar dichas partes, validando los resultados de algunos de estos modelos numéricos con pruebas experimentales con y sin revestimiento secundario reportados en la literatura. En la primera parte se estudian algunas leyes constitutivas para representar el comportamiento de las dovelas, juntas longitudinales, juntas entre anillos y, además, se analiza el modelo propuesto en esta tesis para determinar el comportamiento del revestimiento secundario y su interacción con el anillo de dovelas (revestimiento primario). En la segunda parte, se describen dos pruebas experimentales con los que se valida el modelado numérico. El primero es una prueba a escala 1:1 del túnel Botlek Railway en Holanda (BRT), el cual consta de 3 anillos de dovelas y cuyo objetivo principal fue analizar la influencia de las juntas longitudinales y la interacción entre anillos. La segunda prueba, también a escala 1:1, consta de dos medios anillos y un anillo de dovelas completo y, además, en una de las etapas de carga se coloca un revestimiento secundario. El objetivo de esta prueba experimental fue analizar el cambio de rigidez del conjunto de dovelas con revestimiento secundario y la interfaz que se genera entre los dos revestimientos. En la tercera parte, se expone el modelado numérico propuesto y se analizan los resultados obtenidos, comparándolos con los reportados en las pruebas experimentales. Además, se realiza un modelo paramétrico en el que se estudia la influencia que tienen las juntas, la interacción entre anillos y el revestimiento secundario en la capacidad global de los túneles dovelados. En la cuarta parte (apéndices), se desarrolla un procedimiento para calcular el diagrama momento – curvatura, el cual se valida con ejemplos que permiten entender el comportamiento a flexión de las estructuras primeramente a nivel sección. Posteriormente, se muestra el desarrollo de los mecanismos de colapso en un sistema dado, así como el cálculo de su capacidad estructural.