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13 de julio de 2012 | por: EADIC | 7 comentarios

Cálculo de Micropilotes Túneles con CALMITU

José Enrique Fidalgo Menéndez, Ingeniero de Minas con más de más de 14 años como profesional en obras de túneles y como Jefe de Túnel en diversas obras en empresas como OHL, VIAS o PROMINOR, nos trae una “pizca” de conocimiento sobre su especialidad, esta vez tratando el cálculo de micropilotes.

Cálculo de Micropilotes

 

En Eadic, J. Enrique imparte el curso de Diseño y Ejecución de Túneles y ha decidido dar a conocer una pequeña parte de este curso tan puntero.

En concreto nos hablará, en esta entrada, sobre el cálculo de los Micropilotes de Paraguas en los túneles y de la gran herramienta software Calmitu.

En determinadas circunstancias, se emplean en la ejecución de túneles los denominados paraguas de micropilotes; consisten en una serie de elementos resistentes de carácter lineal, dispuestos subhorizontalmente con una ligera inclinación, formando una superficie de revolución, siendo su principal objetivo el de proporcionar un presostenimiento previo a las labores de excavación en un túnel.

Se distinguen cuatro fases en la ejecución de un paraguas: replanteo, perforación, introducción de la armadura y trabajos de inyección.

Cálculo de Micropilotes

Existen tres sistemas de inyección:

–       Inyección única global (IU).-

–       Inyección repetitiva (IR).-

–       Inyección repetitiva selectiva (IRS).-

Desde el punto de vista del cálculo, rigurosamente hablando, existen dos métodos, a partir de los cuales se puede obtener el comportamiento de un paraguas constituido por micropilotes; éstos son:

–       Métodos analíticos.

–       Métodos numéricos.

La principal ventaja de los métodos analíticos, son sin duda su simplicidad y su relativo bajo “coste” en la aplicación, cálculo y determinación de los parámetros que definen un paraguas de micropilotes en un túnel.

 

A nivel de justificación en fase de proyecto, y en general dado el desconocimiento del comportamiento del macizo, puede llegar a ser suficiente un estudio analítico para la definición de los paraguas que se han de ejecutar.

Cálculo de Micropilotes

Se ha desarrollado una aplicación informática en Visual Basic 6.0 denominada CALMITU V.01, que implementa la metodología de cálculo desarrollada en la “Guía para el proyecto y la ejecución de micropilotes en obras de carretera”.

Se ha pretendido obtener una estructura sencilla, fácil de utilizar y sobre todo intuitiva, y que sea una herramienta válida para dimensionar y calcular micropilotes de paraguas en túneles y obras de tipo subterráneo, de una manera rápida y eficaz.

La guía se divide en cinco Capítulos y ocho Apéndices, estos son:

–       Capitulo 1. Consideraciones generales.

En este capítulo, en su apartado 1.2. se hace referencia al ámbito de aplicación: la guía se aplica a micropilotes de sección cilíndrica, con un diámetro inferior de 300mm , armados con tubería de acero, que eventualmente es reforzada con barras de acero corrugado, y que son inyectados con lechada o mortero en una o varias fases.

En este mismo apartado, la guía clasifica los micropilotes según el tipo de solicitación dominante. Los paraguas de túneles están sometidos a Momentos Flectores y Esfuerzos Cortantes, por lo que éstas serán las solicitaciones a considerar en el cálculo.

–       Capitulo 2. Materiales y productos.

En este capítulo, se definen los distintos componentes de un micropilote: armadura tubular, barras de acero corrugado de refuerzo, y las características de la lechada o mortero de cemento que se utilizan para inyectar.

No se hace referencia a tipos de acero específicos, que se utilizan hoy en día para armaduras de micropilotes autoperforantes, tales como el P-105, N-80,   X-95, etc que provienen de la industria petrolífera, con características en cuanto al límite elástico superiores a los aceros a los que hace mención la guía en la tabla 2.1. En la siguiente figura se reflejan las características mecánicas de los aceros mencionados:

Cálculo de Micropilotes

–       Capitulo 3. Cálculo de los micropilotes.

En este capitulo, se citan y desarrollan los métodos de cálculo; para ello se requiere el conocimiento previo de los esfuerzos actuantes, que en el caso de los micropilotes en túneles, es el transmitido a la estructura por parte del macizo a estabilizar.

 

Se pueden seguir métodos de cálculo que se basan en coeficientes de seguridad globales. Con carácter de tipo general, se deben de efectuar comprobaciones frente a fallos estructurales, como consecuencia de que los esfuerzos transmitidos por parte del terreno, superan la resistencia estructural del micropilote, siendo por lo tanto estos fallos estructurales los denominados estados límites últimos.

En el apartado 3.10.2 de este capitulo, se acompaña explícitamente la formulación para la obtención de los correspondientes esfuerzos de cálculo, momentos flectores y cortantes, en los paraguas de túneles.

 

–       Capitulo 4. Ejecución de los micropilotes.

Este capitulo explica las distintas fases en los trabajos de ejecución de los micropilotes, aunque hemos de decir que está orientado principalmente a micropilotes de ejes verticales.

 

–       Capitulo 5. Procedimientos de control.

Al igual que en el caso del capitulo anterior, en la guía se hace referencia fundamentalmente a los procedimientos de control en los micropilotes de eje vertical.

 

De los ocho apéndices que forman parte de la guía, es importante el número 4º, pues en él se desarrolla la formulación a aplicar para la obtención de las resistencias estructurales a flexión, cortante, y ante esfuerzos combinados de flexión más cortante, que como hemos comentado anteriormente, son las solicitaciones a las que se ven sometidos los micropilotes.

 

Mediante esta aplicación informática, se calculan, dimensionan y comprueban, micropilotes de eje horizontal utilizados en paraguas de túneles y obras subterráneas, teniendo en cuenta la “Guía para el proyecto y la ejecución de micropilotes en obras de carretera”.

 

A continuación se exponen varias capturas de pantalla implementadas en la aplicación informática:

Cálculo de Micropilotes

Menú Principal Calmitu

Cálculo de Micropilotes

Resultados del Cálculo de Resistencias Estructurales

Cálculo de Micropilotes

Resultados del Cálculo de la Carga del Terreno

Cálculo de MicropilotesDeterminación Esfuerzos de Cálculo

Una vez introducidos estos datos, el programa calcula la longitud de cálculo del micropilote, y las acciones de cálculo, momentos y cortantes.

En este punto se ha finalizado el cálculo. Se accede desde el menú principal al menú de los Resultados de Cálculo; en la pantalla de Datos de entrada, el programa presenta un resumen de los datos que se han considerado para el cálculo:

–       Tipo de armadura tubular

–       Cargas sobre los micropilotes

–       Parámetros Geométricos

–       Parámetros Geotécnicos

 

Cálculo de MicropilotesDatos de entrada Calmitu

La última parte corresponde al análisis de los resultados obtenidos. Para ello se entra en la pantalla correspondiente, en ella se presentan todos los resultados de cálculo, así como los grados de aprovechamiento de la sección proyectada a esfuerzos flectores y a esfuerzos cortantes, los cuales determinan la idoneidad de la sección.

 

Cálculo de MicropilotesResultados de Cálculo con Calmitu

En este caso, como podemos comprobar el micropilote no cumple a flexión, por lo que hemos de modificar alguno de los datos de entrada.

El último paso es la generación de la memoria de cálculo. Para ello se accede al menú de Crear memoria de Cálculo, en el menú principal de la aplicación.

 

Cálculo de MicropilotesGeneración de Memoria de Cálculo Calmitu

En otros casos más complejos, debido a la proximidad de edificaciones, o estructuras a preservar, serán necesarios análisis más precisos, utilizando para ello modelos de elementos finitos bidimensionales, e incluso tridimensionales.

 

Cálculo de MicropilotesAnalítica de Micropilotes con MEF 2D

Cálculo de MicropilotesAnálisis Micropilotes con MEF 3D

¡Hasta aquí el Post Didáctico del viernes! Si te ha gustado la entrada podrás tener acceso a nuestro fichero de monografías de nuestros cursos con contenidos actualizándose constantemente… ¡MONOGRAFÍAS Eadic!

Comentarios

7 Comentarios

  • neceito el programa trabajo en tuneles en colombia..urgente necesito el programa estamo empotrando micropilotes un azona de tunel donde se presento derrumbe..necesito el program con licencia….

    Por jorge | 17 julio, 2012

  • Jorge buenas noches, soy José Enrique Fidalgo, entiendo que el caso que me comentas es de un túnel en ejecución en el que se ha producido un derrumbe, te he de decir, tal y como comento en el blog, que esta herramienta informática que implementa la denominada Guía par el Calculo de Micropilotes en obras de carreteras editada por le Ministerio de Fomento de España, se basa en formulaciones clásicas de resistencia de materiales, por lo que no se puede aplicar al caso que me comentas, en este caso lo más adecuado es solicitar la opinión de un profesional de experiencia contrastada para que te asesore de las medidas a tomar en obra, más que de cálculos que deberían ser mediante modelos numéricos.

    Aprovechando la ocasión,te informo que en el próximo curso de “Calculo de Túneles” de EADIC se tratará explicitamente la problemática de los micropilotes y se aportará el programa CALMITU.
    Saludos

    Por Jose Enrique Fidalgo | 17 julio, 2012

  • Buenos dias,

    Estaria interesado en acceder al curso “Calculo de Túneles” de EADIC.

    Seria tan amable de informarme acerca del mismo, fecha de inicio, …. asi concretar si con el acceso al curso se accederia al programa CALMITU, o simplemente se expondrá a modo de temario?

    Muchas gracias.

    Atentamente.

    Joan Roviralta

    Por Joan Roviralta | 2 octubre, 2012

  • buenos dias, necesito saber si tienen agentes autorizados en caracas venezuela, me gustaria saber sobre programa calculo de tuneles y micropilotes subhorizontales. gracias.

    Por lucas rangel | 10 marzo, 2014

  • Estimado, quisiera saber sobre el curso de calculo de micropilotes, me interesa mucho el programa CALMITU. Me inscribí en el curso pero creo que no lo están dictando. Por favor me podría dar alguna información. Gracias

    Por Miguel Mogollon | 23 enero, 2015

  • Es muy bueno el software CALMITU, y puedo acceder a este valioso herramienta y como?

    Por Bruno Chaucayanqui | 4 febrero, 2015

  • es interesante este programa como puedo acceder a este material

    Por ronald | 20 mayo, 2015

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