11 OAXACA2012INSTRUM01 (ING. JJSMC)

“TÚNELES CARRETEROS”

JUAN J. SCHMITTER M. DEL CAMPO

INSTRUMENTACIÓ N Y MEDICIONES DE COMPORTAMIENT O 11 – 12 de octubre

REFERENCIAS: Dunnicliff J., (1988). GEOTECHNICAL INSTRUMENTATION

FOR MONITORING FIELD PERFORMANCE. John Wiley & Sons.

Aguilar O. S., (2009). INSTRUMENTACIÓN DE TÚNELES EN SUELOS BLANDOS. ICA, S.A de C.V. Gómez C. F., (2011). COMUNICACIÓN PERSONAL. ICA S.A. de C.V. Zaldivar D. a. (2011). COMUNICACIÓN PERSONAL. ICA S.A. de C.V.

CONTENIDO 1.

2.

3.

4.

5.

OBJETIVOS CONCEPTOS BÁSICOS QUE SE MIDE CON LOS INSTRUMENTOS SISTEMA DE AUSCULTACIÓN EJEMPLOS

1. OBJETIVOS

1.1 AUSCULTACIÓN CONTINUA (MONITOREO) DEL COMPORTAMIENTO DE: a) EL TÚNEL EN CONSTRUCCIÓN. b) EL TERRENO VECINO. C) LAS ESTRUCTURAS VECINAS. 1.2 VERIFICACIÓN DE LAS HIPÓTESIS DE DISEÑO, DEL TÚNEL. 1.3 ACOPIO DE INFORMACIÓN ÚTIL PARA INVESTIGACIÓN Y FUTUROS DISEÑOS.

ES DECIR, ASPECTOS RELACIONADOS CON: •

LA VERIFICACIÓN DE LA SEGURIDAD DE LA OBRA Y SU ENTORNO. APLICANDO, EN SU CASO, ACCIONES PREVENTIVAS O CORRECTIVAS.

•

LA CONFIABILIDAD DEL DISEÑO APLICADO, CONFIRMANDO O AJUSTANDO LAS TEORÍAS Y PROCEDIMIENTOS APLICABLES.

•

LA VALIDACIÓN DE NUEVAS TEORÍAS Y PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO.

2. CONCEPTOS BÁSICOS, SEGÚN J. DUNNICLIFFT

CUESTIONAMIENTOS DE J. DUNNICLIFF

¿QUE SE ENTIENDE POR INSTRUMENTACIÓN GEOTÉCNICA?

La práctica ingenieril de la instrumentación geotécnica, es una interacción entre las habilidades del personal y las capacidades de los instrumentos Hay dos enfoques: a) La determinación en sitio de las propiedades de los suelos y las rocas. b) La auscultación del comportamiento de las Obras Civiles, durante su construcción.

El uso de la instrumentación geotécnica no se limita solamente a seleccionar el instrumento en sÍ, sino al desarrollo paso a paso de un proceso ingenieril, que empieza con la definición de los objetivos buscados, continúa con la implementación de los aparatos e instrumentos requeridos y termina con la interpretación de los resultados obtenidos.

Cada paso es crĂ­tico para el ĂŠxito o fracaso del programa completo y el proceso ingenieril en cuestiĂłn involucra tanto a las habilidades del personal como a las capacidades de los aparatos.

CUESTIONAMIENTOS DE J. DUNNICLIFF

¿POR QUÉ NECESITAMOS AUSCULTAR (Monitorear) EL COMPORTAMIENTO “DE CAMPO”?

El diseñador de una obra cuya componente geotécnica es relevante, (es decir casi todas) trabaja siempre con una importante dosis de incertidumbre, debido a la heterogeneidad de los materiales naturales.

Por lo general, la cuidadosa observación del comportamiento de las obras de construcción, geotécnicas, forma parte de su proceso de diseño.

CUESTIONAMIENTOS DE J. DUNNICLIFF

¿QUE CAPACITACIÓN DEBE TENER EL PERSONAL?

Debe ser una persona confiable, paciente y perseverante, además de tener conocimientos básicos de geotecnia ingenieril y contar con habilidades, mecánica y eléctrica. Debe prestar atención a los detalles y tener un alto grado de motivación hacia la investigación.

CUESTIONAMIENTOS DE J. DUNNICLIFF

¿QUÉ CARACTERÍSTICAS DEBEN TENER TENER LOS INSTRUMENTOS?

Sobre todo deben ser confiables.

Su máxima simplicidad y su correspondiente alta calidad, están ligadas con su confiabilidad.

En orden decreciente, la simplicidad y confiabilidad de los instrumentos se asocia con: • • • • •

la óptica. la mecánica. la hidráulica. la neumática. la electricidad.

Es decir, los instrumentos 贸pticos son los m谩s simples y confiables.

CUESTIONAMIENTOS DE J. DUNNICLIFF

LA CLAVE DEL ÉXITO

El beneficio máximo de un “Sistema de auscultación” se alcanza cuando se han seguido a cabalidad todos sus pasos, tanto en la planeación como en la ejecución.

Como analogía se puede considerar una cadena, donde todos sus eslabones estén convenientemente reforzados.

FRASES ÚTILES •

Lo que no se mide, no se puede mejorar

•

La instrumentación, por si sola, no mejora el comportamiento constructivo de un túnel.

•

Para que sean útiles, los resultados de la instrumentación deben ser procesados oportunamente y entregados sistemáticamente a quienes toman decisiones sobre el proceso constructivo del túnel o de la obra subterránea.

3. QUE SE MIDE CON LOS INSTRUMENTOS

3.1 DESPLAZAMIENTOS 3.2 DESPLOMOS 3.3 DEFORMACIONES/ESFUERZOS 3.4 PRESIONES 3.5 VIBRACIONES

3.1 DESPLAZAMIENTOS a) b) c) d) e)

Verticales, en la superficie del terreno.

Horizontales, en la superficie del terreno.

Verticales, en el interior del subsuelo.

Horizontales, en el interior del subsuelo.

En el interior del tĂşnel (convergencias).

BANCO DE NIVEL PROFUNDO

REFERENCIAS DE NIVEL TRAMO ERMITA-EJE CENTRAL 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0.000 -1.000 -2.000 -3.000 -4.000 -5.000 -6.000 -7.000 -8.000 -9.000 -10.000

0 6

0 5

0 4

0 3

0 2

0 1

0

ASENTAMIENTO EN SUPERFICIE (cm) LECTURA DE ASENTAMIENTO 06/02/2011 y 09/02/2011

a) Verticales, en la superficie del terreno

INCLINÓMETRO

INCLINÓMETRO

Sistema Digital para medici贸n de Inclin贸metros

INCLINĂ“METRO

d) Horizontales, en el interior del subsuelo.

CINTAS MÉTRICAS INVAR, CON TENSADO CONTROLADO (DISTÓMETRO)

e) En el interior del túnel (convergencias).

SISTEMA AUTOMATIZADO, PARA MEDICIÓN DE CONVERGENCIAS

e) En el interior del túnel

SISTEMA AUTOMATIZADO, PARA MEDICIÓN DE CONVERGENCIAS

e) En el interior del túnel

SISTEMA AUTOMATIZADO, PARA MEDICIÓN DE CONVERGENCIAS

Tiempo

9 -S 2 p -0 e 8

9 -S 1 p -0 e 8

9-S p -0 e 8

REINYECCION CON LODO FRAGUANTE

0 -A 3 g -0 u 8

0 -A 2 g -0 u 8

0 -A 1 g -0 u 8

1 -Ju 3 l -0 8

1 -Ju 2 l -0 8

1 -Ju l -0 8

1-Ju l -0 8

1 -Ju 2 n -0 8

1 -Ju n -0 8

150

1-Ju n -0 8

175

2 -M y -0 a 8

2 -M 1 y -0 a 8

2-M y -0 a 8

2 -A r -0 p 8

r()Ic m lia d to n e

ANILLO 118 MARCO 1 Y 2

250

225

200

Incremento súbito de 28 mm del diámetro horizontal (23/07/2008)

125

100

75

50

25

0

3.2 DESPLOMOS a) En edificaciones vecinas. b) En columnas de estructuras viales, vecinas.

PLOMADAS ELECTRÓNICAS

e) En edificaciones vecinas.

3.3 DEFORMACIONES/ESFUERZOS a) En el interior del subsuelo. b) En el soporte inicial del tĂşnel, para determinar esfuerzos.

EXTENSÓMETROS DE BARRA

a) En el interior del subsuelo

EXTENSÓMETROS DE BARRA

Unidad de lectura de cuerda vibrante

Extens贸metros de barras 0.015 0.010 0.005 0.000 -0.005

() to in lazm sp e D

-0.010 -0.015 -0.020 -0.025 -0.030 V-1 4.50 Mts

V-2 8.00 Mts.

DEFORMÍMETROS

b) En el soporte inicial del túnel, para determinar esfuerzos

DEFORMÍMETROS

b) En el soporte inicial del túnel, para determinar esfuerzos

DEFORMÍMETROS

b) En el soporte inicial del túnel, para determinar esfuerzos

DEFORMÍMETROS

b) En el soporte inicial del túnel, para determinar esfuerzos

DEFORMÍMETROS

b) En el concreto

DEFORMÍMETROS

b) En el acero

3.4 PRESIONES a) Del agua contenida en el subsuelo. b) De la masa de suelo. c) Del suelo actuando sobre las paredes del tĂşnel.

PIEZĂ“METROS

a) Del agua contenida en el subsuelo

PIEZĂ“METROS

a) Del agua contenida en el subsuelo

PIEZÓMETROS

TÚNEL RÍO DE LA COMPAÑÍA CAD 1+630 LECTURAS PIEZOMETRICAS

LIMITE PREDIO CARCAMO AVANDARO

PIEZ. 1

0 22/06/09 06/07/09 17/07/09 0 0

2

4

) T(m M ESLZÓ IA D N FU O R P

6

8

10 TÚNEL

12

FLUJO

14

10/06/09 25/06/09 07/07/09 20/07/09 2

11/06/09 15/06/09 29/06/09 30/06/09 08/07/09 11/07/09 22/07/09 25/07/09 LECTURAS PIEZOMÉTRICAS REGISTRADAS (ton/m2) 4 6 8 10

18/06/09 02/07/09 13/07/09 27/07/09

19/06/09 03/07/09 16/07/09

12

14

TÚNEL RÍO DE LA COMPAÑÍA ESTACIÓN 1+630 LECTURAS PIEZOMÉTRICAS

PIEZÓMETRO N/S: 09-3054

11.90 11.80 11.70 11.60 11.50 11.40 11.30

) 2 /m n (to A C L U Á D H N IO S E R P

11.20 11.10 11.00 10.90 10.80 1/06/09

11/06/09

21/06/09

1/07/09

11/07/09

21/07/09

FECHAS

31/07/09

10/08/09

20/08/09

30/08/09

9/09/09

TÚNEL RÍO DE LA COMPAÑÍA ESTACIÓN 1+630 LECTURAS DE PIEZÓMETROS 01, 02 Y 03

PIEZÓMETRO N/S: 09-3054

PIEZÓMETRO N/S: 09-3053

PIEZÓMETRO N/S: 09-3056

40.00

35.00

30.00

25.00

20.00

) 2 /m n (to A C L U Á D H N IO S E R P

15.00

10.00

5.00

0.00 1/06/09

11/06/09

21/06/09

1/07/09

11/07/09

FECHAS

21/07/09

31/07/09

10/08/09

TÚNEL RÍO DE LA COMPAÑÍA CAD 1+630 LECTURAS PIEZOMETRICAS 0

0 0

5

10

15

20

) T(m M ESLZÓ IA D N FU O R P

25

30

35

40

45

5

10

PZ 1

PZ 2

LECTURAS PIEZOMÉTRICAS REGISTRADAS (ton/m2) 15 20 25 30

PZ 3

35

40

45

PIEZOCELDAS

b) De la masa de suelo

PIEZOCELDAS

PIEZOCELDAS

PIEZOCELDAS

b) De la masa de suelo

PIEZOCELDAS

CELDAS DE PRESIÓN

c) Del suelo actuando sobre las paredes del túnel

CELDAS DE PRESIÓN

c) Del suelo actuando sobre las paredes del túnel

CELDAS DE PRESIÓN

c) Del suelo actuando sobre las paredes del túnel

CELDAS DE PRESIÓN

c) Del suelo actuando sobre las paredes del túnel

CELDAS DE PRESIÓN

c) Del suelo actuando sobre las paredes del túnel

Bordo izquierdo

Nivel del canal en época de lluvias

Nivel del canal en época de estiaje

15.8 m

CELDA O7-21382

CELDA 07-21368

CELDA 07-21389

CELDA 07-21386

3.5 VIBRACIONES a) Causadas por el procedimiento constructivo del tĂşnel. b) Provocadas por la ocurrencia de sismos..

4. SISTEMA DE AUSCULTACIÓN

EN EL DISEÑO DE UN SISTEMA DE AUSCULTACIÓN SE REQUIERE: • • • • •

Definir las características del proyecto.

Predecir los mecanismos que controlan el comportamiento del mismo.

Identificar las preguntas geotécnicas que deben ser respondidas.

Definir el propósito de la instrumentación.

Seleccionar los parámetros que deben ser auscultados.

EN EL DISEÑO DE UN SISTEMA DE AUSCULTACIÓN SE REQUIERE: (Continua 1) • • • • • •

Predecir la magnitud de los cambios.

Identificar acciones correctivas.

Asignar tareas para las etapas de diseño, construcción y operación.

Seleccionar instrumentos.

Seleccionar la ubicación de los instrumentos.

Planear el registro de factores que pudiesen afectar a las mediciones.

EN EL DISEÑO DE UN SISTEMA DE AUSCULTACIÓN SE REQUIERE: (Continua 2) • • • • •

Establecer los procedimientos que aseguren que las mediciones sean correctas.

Enlistar el propósito específico de cada instrumento.

Preparar presupuesto.

Redactar las especificaciones para la procura de los instrumentos.

Planeación de la instalación.

EN EL DISEÑO DE UN SISTEMA DE AUSCULTACIÓN SE REQUIERE: (Continua 3) • • • •

Planeación del mantenimiento y calibraciones periódicas de los instrumentos.

Planeación de la captura de los datos, su procesamiento, la implementación de acciones.

Elaboración del contrato por los servicios del sistema de auscultación.

Actualización del presupuesto.

5. EJEMPLO

A3 Deformímetros para concreto

Deformímetros para acero

DEFORMIMETRO DE CONCRETO DEFORMIMETRO DE CONCRETO

N/S: 08-4200-09

N/S: 08-4200-12

DEFORMIMETRO DE ACERO

B

N/S: 08-12041

DEFORMIMETRO DE ACERO

N/S: 08-12044

A2 MULTIPLEXOR

N/S: 08-6382

AVANCE DEL ESCUDO

0 DEFORMIMETRO DE ACERO

DEFORMIMETRO DE ACERO

N/S: 08-12043

N/S: 08-12042

DEFORMIMETRO DE CONCRETO

DEFORMIMETRO DE CONCRETO

N/S: 08-4200-11

N/S: 08-4200-10

A1

C

Celdas de presión SECCIÓN TRANSVERSAL

K-3

GRACIAS POR SU ATENCIÓN

“TÚNELES CARRETEROS”

JUAN J. SCHMITTER M. DEL CAMPO

INSTRUMENTACIÓ N Y MEDICIONES DE COMPORTAMIENT O 11 – 12 de octubre