Portada del Número 3568 (Monográfico)

2015 / Número 3568: Túneles (Monográfico)

Avances en la predicción analítica de daños en edificios producidos por la tunelación

Camós, Carles; Molins, Climent

Carles Camós. Doctor ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Deutsche Bahn Netz AG. Climent Molins. Doctor ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Universitat Politècnica de Catalunya

Fuente: 2015, 162 (3568): 7-18

Resumen en español

La perforación de túneles urbanos conlleva la generación de asientos diferenciales del terreno que pueden dañar las edificaciones situadas en área de influencia de la excavación. La predicción de dichos daños suele realizarse mediante la aplicación del método de la viga equivalente de Burland y Wroth en 2D, es decir, asumiendo edificios perpendiculares al eje del túnel y perfiles Gaussianos de asiento del terreno generados en su base. No obstante, para otras alineaciones deben utilizarse aproximaciones debido a la inexistencia de expresiones analíticas que permitan abordar estos casos. Los autores han obtenido una nueva ecuación para el cálculo de la deformación horizontal del terreno. Dicha ecuación permite la aplicación del método de la viga equivalente en 3D para edificios ubicados en cualquier posición con respecto al eje del túnel. Además, el método permite tener en cuenta la posición del frente de excavación y, en consecuencia, el efecto del perfil longitudinal de asientos, aumentando así el realismo del campo de desplazamientos del terreno. El método se aplica a un caso real de edificios afectados por la excavación del túnel de la L9 de Metro en Barcelona mediante EPB (Earth Pressure Balance). Esta aplicación permite observar diferencias sustanciales en la predicción de daños según la alineación del edificio. Los resultados se comparan posteriormente con los obtenidos mediante el método tradicional y con el levantamiento de daños.

Palabras clave:

Tunelación, asientos, daños en edificios, viga equivalente, alineación, 3D, predicción analítica

Abstract

Tunnel excavation entails the generation of ground settlements, which can endanger the adjacent buildings. The prediction of damages is usually performed with the equivalent beam method from Burland and Wroth in 2D by assuming perpendicular buildings to the tunnel axis and Gaussian settlement profiles generated in their base. However, approximations must be done for other building alignments due to the inexistence of analytical expressions that deal with these cases. The authors have developed a new equation for the determination of the horizontal ground strain. This equation allows applying the equivalent beam method in 3D for buildings placed in whichever position with respect to the tunnel axis. Moreover, the method allows considering the modeling of the tunnel advance and hence, the effect of the longitudinal settlement profile. The method is applied to a real group of buildings affected by the construction of the L9 Metro line tunnel in Barcelona by means of EPB (Earth Pressure Balance). The application of the novel method reveals significant variations of the estimated damage depending on the building alignment. The results are further compared with the application of the classical method and the damage survey.

Key words:

Tunneling, settlements, building damage, equivalent beam, alignment, 3D, analytical prediction

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