UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN JUAN FACULTAD DE INGENIERIA INSTITUTO DE INVESTIGACIONES ANTISISMICAS "Ing. ALDO BRUSCHI" CURSO DE PERFECCIONAMIENTO “DISEÑO DE TÚNELES Y EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS EN ROCA”

Profesores: Mg. Ing. Fermín Sánchez Reyes Mg. Ing. José Francisco Suarez Fino  Extensión Horaria: 100 horas  Desarrollo Horario: 30 hs de teoría - 15 hs de práctica - 55 hs de actividad personal  Periodo de Dictado: 16/05/2011 al 20/05/2011  Actividad áulica: 9hs diarias.  Horario de actividad áulica: martes a viernes de 08:00 a 13:00 y 16:00 a 20:00  Lugar de las clases: Instituto de Investigaciones Antisísmicas “Ing. Aldo Bruschi”  Modalidad: Dictado de clases teóricas a cargo de los docentes.  Evaluación: Se ha previsto la realización de un examen teórico práctico final.  Certificación: Se certificará la aprobación del Curso a los participantes que aprueben la evaluación teórica-práctica. La asistencia no podrá ser inferior al 80% de las clases teóricas.  Inscripción: Del 2/05/2011 al 13/05/2011  Costo de la inscripción: $ 500,- (quinientos pesos) Se otorgarán 15 becas a los inscriptos en el programa de Doctorado en Ingeniería Civil, en la Maestría en Ingeniería Estructuras Sismorresistentes y a docentes de la Facultad de Ingeniería relacionados con la temática.  Cupo: Limitado a 25 participantes, profesionales de la ingeniería.  Retiro de la inscripción: Una vez iniciado el Curso los participantes que decidan no continuar en el mismo podrán retirar su inscripción siempre que al momento de concretar tal decisión el desarrollo del curso no haya superado el 30% del total.

San Juan, abril de 2011.-

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN JUAN FACULTAD DE INGENIERIA INSTITUTO DE INVESTIGACIONES ANTISISMICAS "Ing.ALDO BRUSCHI"

CURSO DE PERFECCIONAMIENTO “DISEÑO DE TÚNELES Y EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS EN ROCA”

Profesores: Mg. Ing. Fermín Sánchez Reyes Mg. Ing. José Francisco Suarez Fino Extensión Horaria: 100 horas Desarrollo Horario: 30 hs de teoría - 15 hs de práctica - 55 hs de actividad personal

PROGRAMA ANALÍTICO

1- INTRODUCCIÓN Historia de túneles excavados en rocas. Tecnologías en obras subterráneas. 2- FUNDAMENTOS PARA LA ADECUADA CONCEPCIÓN DE UNA OBRA SUBTERRÁNEA EN ROCA Aspectos a considerar en la concepción de un proyecto subterráneo de acuerdo con: tipo de obra; presupuestos de obra y explotación; aspectos geológicos y geotécnicos; aspectos ambientales. 3- FENOMENOLOGÍA BÁSICA DEL COMPORTAMIENTO DE LAS ROCAS Y SU REPRESENTACIÓN MATEMÁTICA Diferentes niveles de modelización; nociones de elasticidad y relaciones tensióndeformación; isotropía y anisotropía; principios energéticos; principio de los trabajos virtuales; energía de deformación y energía complementaria; elastoplasticidad y su formulación matemática básica; criterios de rotura aplicables en rocas; descripción de la fenomenología del comportamiento de las rocas y los macizos rocosos. 4- CONCEPTOS Y FUNDAMENTOS TEÓRICOS PARA EL DISEÑO DE OBRAS SUBTERRÁNEAS EN ROCA Conceptos sobre soporte, sostenimiento y auto-sostenimiento: anclas y barras de refuerzo; cerchas metálicas; hormigón proyectado; revestimientos. Integración geotécnica: caracterización de la roca matriz en función de su resistencia; ensayos de laboratorio; tipos de comportamiento; sistemas de clasificación para la roca

matriz; clasificaciones geomecánicas y consideraciones sobre su empleo; leyes de resistencia de la roca intacta; criterio generalizado de Hoek-Brown (2002); modelo de Mohr-Coulomb; estimación de los parámetros de deformabilidad y resistencia; modelos geomecánicos; análisis de sensibilidad Fundamentos teóricos para el análisis numérico de la excavación y de los sistemas de sostenimiento y soporte: Introducción al análisis numérico; metodología y criterios de cálculo; consideraciones sobre presiones y cargas de roca sobre el soporte y elementos de estabilización y refuerzo del terreno; presiones de montaña; método de simulación del efecto del frente; presiones de aflojamiento; presiones de hinchamiento; presiones por roca fluyente; desprendimiento de cuñas; análisis de estabilidad de cuñas; formulación para los análisis de estabilidad del túnel; modelos mecánicos para el sostenimiento y el soporte; consideraciones sobre la modelación del hormigón proyectado; consideraciones sobre la modelación de las cerchas; estructuras compuestas (hormigón y cerchas); análisis estructural de sistemas de enfilaje frontal; estudios de estabilidad del frente; análisis estructural del revestimiento y los sistemas de soporte 5- DISEÑO ESTRUCTURAL Revestimiento; cerchas metálicos; hormigón proyectado; bulones; micropilotes 6- ANÁLISIS DE EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS Introducción Métodos analíticos: determinación de tensiones en torno a una cavidad; método de convergencia-confinamiento; método de los elementos de contorno; otros métodos simples Métodos numéricos: método de las diferencias finitas (MDF); método de los elementos finitos (MEF); método de los elementos discretos (MED) Elementos estructurales para análisis numérico: elementos barra; elementos viga; elementos placa; elementos pilote; elementos cable; elementos geotextil 7- PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN Proyecto: estudios; proyecto geométrico; instalaciones especiales; técnicas de excavación; consideraciones geotécnicas para la definición de procedimientos constructivos; diseño de la excavación y el sostenimiento en función de la calidad geotécnica; recomendaciones derivadas de las clasificaciones geomecánicas; definición de condiciones geotécnicas y sostenimientos tipo Control durante la obra: seguimiento de proyecto; seguimiento geológico-geotécnico; instrumentación; adecuaciones al proyecto; control de calidad 8- PRESENTACIÓN DE CASOS PRÁCTICOS Diseño práctico de sostenimientos en la etapa de proyecto; Diseño de estructuras de soporte ante la presencia de grandes cuñas; Diseño de puntales de acero para una gran central subterránea; Diseño de estructuras especiales de soporte para túneles de aspiración en una central subterránea; Diseño de las tuberías de presión de una gran central hidroeléctrica; Cálculo de la estabilidad de un bloque inestable en el emboquille de un túnel de carretera; Modelación de un caído de grandes dimensiones y su posterior reparación en un túnel de carretera.

BIBLIOGRAFÍA: 1. Andreev G. 1995. Brittle Failure of Rock Materials. Test Results and Constitutive Modeling. A.A.Balkema Publishers 2. Barton N., Lien R. & Lunde J.: Engineering Classification of Rock Masses for the Design of Tunnel Support. Rock Mechanics, Springer Verlag, vol. 6, 1974 3. Bieniawski, Z.T. 1967. Mechanism of brittle fracture of rock, parts I, II and III. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr. 4(4), 395-430 4. Bieniawski, Z.T. 1973. Engineering classification of jointed rock masses. Trans S. Afr. Inst. Civ. Engrs 15, 335-344. 5. Bieniawski, Z.T. 1974. Geomechanics classification of rock masses and its application in tunnelling. In Advances in Rock Mechanics 2 , part A: pp.27-32. Washington, D.C.:National Academy of Sciences 6. B.H.G. Brady and E.T. Brown - Rock Mechanics For Underground Mining; George Allen and Unwin; London-Boston-Sidney (1985). 7. Comite Euro-International du Beton: Bulletin D’information No213/214 CEB-FIP 8. Chen W. and Saleeb A. 1982. Constitutive Equations for Engineering Materials. Vol. 1, Elasticity and Modeling. John Wiley & Sons, LTD 9. Griffith. A.A. 1920. The phenomena of rupture and flow of solids. Phil. Trans. Roy. Soc., London 10. G. Lombardi, Underground Openings in Swelling Rock, Locarno Switzerland, s/f 11. Lunardi P. Design and Construction of Tunnels; 2008; Springer 12. D. Kolymbas, Editor – Tunnelling Mechanics – Advances in Geotechnical Engineering and Tunnelling. Eurosummerschool, Innsbruck, 2001. Logos Verlag Berlin. 13. Kovari K., Tunnelling with Yielding Support in Swelling Rocks, Proceedings of the International Symposium on Weak Rock, Tokio, 1981 14. Kovari K. ¿Existe Realmente el NATM? Conceptos Erróneos del Nuevo Método Austriaco de Tuneleo. Conferencia del autor en Coloquio Rabcewics de Geomecánica en Salzburgo (1993). 15. Kovari k. – Tunnelling in Squeezing Rock – Tunnel 5/98; Zurich. 16. K. Kovari, Design Practice of Undergroun Openings, Finite Elements in Geomechanics 17. Kooiman, A.G.: Modelling Steel Fibre Reinforced Concrete for Structural Design. Optima Grafische Communicatie, Rotterdam, 2000. 18. E. Hoek: Practical Rock Engineering; A.A. Balkema 1995. 19. E. Hoek, C. Carranza-Torres & B. Corkum: Hoek and Brown Failure Criterion 2002 Edition; http:///www.rocscience.com 2002 20. E. Hoek & E. T. Brown,Underground Excavations in Rock, Institutions of Mining and Metallurgy, London, 1980 21. Hoek E, Strength of Rock and Rock Masses, ISRM News Journal, (1994). 22. Hoek E., Kaiser P.K., Bawden W.F. – Support of Underground Excavations in Hard Rock; A. A. Balkema/Rotterdam/Brookfield (2000). 23. Hudson J.A. & Harrison J.P.: Engineering Rock Mechanics, An introduction to the Principles. Elsevier Science Ltd., 1977. 24. J. W. Mahar: Shotcrete practice in underground construction: final report. Dept. of Civil ngineering. University of Illinois at Urban Champaign, Springfield VA. 1975. 25. Model Code 1990 (Concrete Structures). Lausanne.

26. M. Panet: Le calcul des tunnels par la métode convergence-confinement; Presses de l’Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1995. 27. Potts M. and Zdravković L. 1999 Finite Element Analysis in Geotechnical Engineering. Part I, Theory. Tomas Telford Publishing 28. Sheory, P.R. 1994. A theory for in situ stresses in isotropic and transversely isotropic rock. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr. 31(1), 23-34. 29. Singh B. & R.K. Goel: Tunnelling in Weak Rocks; 2006; Elsevier Geo-engineering book series. Vol. 5 30. Sprayed Concrete Linings (NATM) for Tunnels in Soft Ground. An ICE Design and Practice Guide. Thomas Telford, 1996. 31. Szechy K., The Art of Tunneling, Akademia Kiado, Budapest, 1973 32. Standard Test Method for Splitting Tensile Strength of Intact Rock Core Specimens [Brazilian Method] (ASTM D 3967-95a Reapproved 1992) 33. J.W. Weber: Empirische formeln zur beschreibung der festigkeitsentwicklung und der entwicklung des e-modulus von beton betonwerk und fertigtechbik, 1979 34. Wittke W.: Rock Mechanics, Theory and Applications with Case Histories; 1990; Springer-Verlag 35. W. Wu and P.O.Rooney: The role of numerical analysis in tunnel design; Tunnelling Mechanics, Advances in Geotechnical Engineering and Tunnelling; D. Kolymbas editor; A.A. Balkema 2002. 36. Zhang L. Engineering Properties of Rocks; 2005; Elsevier Geo-engineering book series. Vol. 4 37. O. C. Zienkiewicz, The Finite Element Method in Structural and Continuum Mechanics, McGraw-Hill, Londin-New York, 1967

San Juan, abril de 2011.-