Capítulo 2: Consideraciones de Diseño
2.3.2 Diseño por condiciones de estabilidad El diseño por condiciones de estabilidad estructural de túneles civiles no suele ser un factor determinante. Sin embargo, si los elementos en un conjunto, o partes de los mismos, están sujetos a inestabilidad debido a volcamiento, levantamiento y deslizamiento, deben ser diseñados considerando estos factores. La estabilidad de una perforación excavada es, sin embargo, la principal preocupación y se aborda en las cláusulas siguientes.
2.3.3 Diseño por condiciones de resistencia La estructura y sus componentes deben ser diseñados para tener una resistencia adecuada. Las solicitaciones se determinan utilizando los códigos de diseño para hormigón convencional armado y/u otros códigos de práctica o guías disponibles para el diseño de hormigón no armado y reforzado con fibras, por ejemplo DBV German Concrete Society37 o Barrett & McCreath3. Existen diversos documentos que proporcionan una orientación sobre el diseño de revestimientos de hormigón proyectado para diferentes condiciones de terreno. Estos documentos incluyen guías de AFTES4 e ICE5 para revestimientos gruesos de hormigón proyectado en terrenos blandos y la guía ACI SP576 para revestimientos refractarios. RILEM TC1627 proporciona cierta ayuda respecto a las propiedades estructurales de FRS, pero los ensayos involucrados rara vez se utilizan. Más información sobre el diseño de revestimiento de hormigón proyectado puede encontrarse en John & Mattle8, Hoek et al9, BTS10 y Windsor11. Las mediciones de resistencia deben realizarse según se describe en el capítulo de ensayos, el que incluye: resistencia a la compresión, a la flexión, absorción de energía y resistencia residual. No se debe depender de la adherencia ente el shotcrete y el sustrato para garantizar el soporte estructural a largo plazo. Se debe especificar los requisitos mínimos para la adherencia cuando el diseño a corto plazo considera el aporte de la adherencia. Para esto se deben realizar pruebas de adherencia como se menciona en el capítulo de ensayos.
• Método de la curva característica del suelo (Brady and Brown14). • Modelación numérica.
2.3.5 Diseño por condiciones de servicio Las estructuras subterráneas y las partes que la componen deben ser diseñadas con una adecuada capacidad de servicio controlando o limitando las deflexiones, el agrietamiento y las vibraciones. El diseño por condiciones de servicio también debe considerar el control de los asentamientos subterráneos y de superficie dentro de los límites aceptables según lo especificado en los requisitos de proyecto. Otras condiciones que también pueden ser aplicadas al hormigón proyectado son el acabado de la superficie o requisitos decorativos y de impermeabilización.
2.3.6 Diseño por condiciones de durabilidad La estructura debe ser diseñada para la durabilidad definida por los requisitos del proyecto. La durabilidad puede comprender muchas interacciones complejas de los elementos de la estructura y el entorno en que se encuentra, las que deben ser tratadas en conjunto con un experto con experiencia en el tema. Los problemas típicos que influyen en el diseño por condiciones de durabilidad son la vida útil especificada (por ejemplo 20, 50 ó 100 años) y la exposición a la atmósfera y el medio ambiente (por ejemplo, la química de las aguas subterráneas, las condiciones de hielo/deshielo, suelo contaminado, corrientes parásitas, etc.) Se recomienda consultar textos especializados y a consultores familiarizados con los problemas de durabilidad y corrosión del refuerzo para desarrollar diseños apropiados cuando se espere que la estructura de hormigón proyectado se encuentre en condiciones de exposición agresivas (como en defensas costeras). La nueva norma NCh170 incorporará disposiciones específicas respecto a la calificación de los ambientes agresivos y la especificación de las propiedades requeridas del hormigón, especialmente las resistencias mínimas, mínimo contenido de cemento y la permeabilidad del hormigón.
2.3.4 Diseño considerando parámetros geotécnicos
2.3.7 Diseño por resistencia al fuego
Un consultor geotécnico o ingeniero especializado debe evaluar la influencia que puedan tener las tensiones medidas o previstas, la estructura, discontinuidades y posibles desplazamientos o deformaciones en el tiempo. El perfil de la excavación y su tamaño pueden afectar la especificación de hormigón proyectado, en su resistencia y espesor. Ejemplos de herramientas de diseño que utilizan datos geotécnicos son:
La estructura y sus componentes deben, si es necesario, estar diseñados para ser resistentes al fuego. En algunos casos será necesario realizar pruebas de fuego para verificar que se alcance el nivel de resistencia al fuego esperado, las que se realizan en sitio o en instalaciones especialmente preparadas como el túnel de pruebas de VS Hagerbach en Suiza.
• Sistema Q (Grimstad& Barton12). • Sistema RMR (Bieniawski13). • Nuevo Sistema Austríaco para la Construcción de Túneles (NATM). 25 Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile - ICH