Comportamiento de revestimientos de concreto reforzado de sección cuadrada en túneles a presión interna

Abstract

El acero de refuerzo en revestimientos de concreto reforzado de túneles de conducción de agua a presión, se utiliza principalmente para controlar el agrietamiento de éste y disminuir las filtraciones correspondientes del túnel hacia el medio, minimizando el impacto en el macizo. Su dimensionamiento considera la interacción hidráulica y mecánica entre revestimiento y macizo, y se ha idealizado en la literatura técnica a partir de una sección de excavación y revestimiento circular, entre otras suposiciones. En este documento se evalúan las repercusiones en la respuesta hidráulica y estructural de este tipo de revestimientos, frente a las principales suposiciones presentes en los métodos existentes; y a partir de éstas, se presenta un nuevo procedimiento de análisis. Dicho procedimiento de análisis, presenta además de la sección circular, la sección cuadrada, como sección límite de comparación. Lo anterior con el objeto de presentar un punto de referencia adicional para el dimensionamiento de revestimientos de concreto reforzado con geometrías diferentes a la circular. Se observa como resultado un comportamiento diferente en el revestimiento debido a su geometría; y una limitación de los análisis hidráulicos y de la interacción hidráulica y estructural entre el revestimiento y el macizo de las metodologías existentes, debida a la dificultad de estimación de la permeabilidad del revestimiento, por efecto de la aleatoriedad existente en el ancho y distribución de grietas en el revestimiento.

Abstract: The steel reinforcement in concrete lining in headrace tunnel is mainly used to control cracking and to reduce the corresponding tunnel leaks, minimizing the impact on the rock mass. The design considers hydraulic and mechanical interaction between the liner and the rock mass, based on circular tunnel section, among other assumptions as reported in international literature. This document assesses the impact on hydraulic and structural response of this type of liner, against major assumptions present in existing methods; and from such results, a new analysis method is presented. This analysis procedure presents circular section and square section comparison as well, in order to present an additional point of view for the design of reinforced concrete liner with different geometries. It is observed, as a result, a different behavior in the liner due to its geometry; and a limitation of the hydraulic analyzes, and hydraulic and structural interaction between the liner and the rock mass based on the existing methodologies.