ES2226013T3 - Revestimiento para construcciones cilindricas subterraneas en suelos de escasa estabilidad. - Google Patents
Revestimiento para construcciones cilindricas subterraneas en suelos de escasa estabilidad.Info
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Abstract
PARA REVESTIMIENTOS (1) DE ANILLOS PARA POZOS EN OBRAS CILINDRICAS SUBTERRANEAS SE PROPONEN PERNOS (8,9) DE DOS CUBIERTAS, CALCULABLES, QUE TRANSMITEN LA FUERZA DE TACO EN JUNTURAS TRANSVERSALES ENTRE ANILLOS (2,3) ADYACENTES, QUE MUESTRAN UN NUCLEO (10,11) QUE TRANSMITE ESENCIALMENTE LA FUERZA DEL TACO BASANDOSE EN MATERIAL APROPIADO, ESTANDO ENVUELTO EN ARRASTRE DE FUERZA Y EN UNA SOLA PIEZA CON UNA CUBIERTA ELASTICA DE GOMA (12), POR EJEMPLO A BASE DE ELASTOMERO.
Description
Revestimiento para construcciones cilíndricas
subterráneas en suelos de escasa estabilidad.
La invención se refiere a un revestimiento de
dovelas para construcciones subterráneas cilíndricas en suelos de
escasa estabilidad, tal como se describe para esta especie en el
preámbulo de la reivindicación 1.
En suelos elásticos sin estabilidad, para la
estabilidad de un tubo de dovelas, la mayor capacidad de carga de la
camisa de tubo en el espacio en comparación con la capacidad de
carga del anillo superior. El tubo de dovelas sin embargo está
compuesto por elementos individuales, las dovelas, que normalmente
sólo están colocadas estáticamente una junto a la otra de forma
articulada, y calculadas de esta manera. Sin el efecto estabilizador
del terreno con capacidad de carga que rodea a un anillo articulado
a base de dovelas, un tubo compuesto por anillos individuales de
efecto estático aislado no tendría estabilidad.
En los tubos de dovelas colocados en suelos con
capacidad de carga limitada es conocido que para distribuir las
puntas de carga de efecto puntual, desde un anillo individual a una
zona mayor de la camisa del tubo, se unan entre sí anillos de dovela
consecutivos empleando medios adecuados. El enclavijado se efectúa
formando uniones machihembradas o uniones de talón y resalte en las
superficies de empalme de las dovelas, y también colocando espigas
entre superficies de dovela contiguas.
El empleo de bulones de espiga se conoce por
ejemplo por la patente DE P 31 05 743.8-09. También
es conocido el sistema de realizar las clavijas de los tacos con
forma cónica, con un diámetro que se va reduciendo hacia el extremo
de la clavija, por ejemplo según Roland/Murer, Lucerna, Suiza. De
acuerdo con la doctrina de la patente DE P 31 05
743.8-09, se utilizan bulones de espiga de acero que
se introducen a presión en casquillos de espiga de plástico,
dispuestos en las superficies de empalme de los anillos de las
dovelas. También se conoce el sistema de emplear clavijas cónicas
de madera dura o plástico, que se introducen a presión en los
correspondientes alojamientos previstos en las superficies de
empalme de los anillos de dovelas, y que no están revestidos.
Los bulones de espiga tienen como objetivo
- -
- centrar las dovelas cuando se instalan sin estar correctamente alineadas, manteniéndolas en su posición hasta que se cierre el anillo,
- -
- soportar durante el montaje las fuerzas antagonistas de los perfiles de junta después de aproximar a presión la dovela recién instalada al último anillo colocado,
- -
- soportar las fuerzas de acoplamiento que debido al enclavijado de los anillos de dovelas contiguos actúan perpendiculares al eje del túnel, debido a las diferentes cargas y deformaciones de los tubos, repartiéndolas por un área más amplia de la camisa del tubo.
Las estructuras de bulones de espiga conocidas
solamente pueden cumplir de forma insatisfactoria este último
objetivo:
- Los bulones de espiga de varilla de acero conocidos por la patente DE P 31 05 743.8-09 se pueden corroer con lo cual pierden su capacidad de carga. Van embutidos en casquillos de espiga de plástico. El plástico se deforma plásticamente y en caso de carga permanente presenta un fenómeno de fluencia. Debido a la fluencia del casquillo de espiga, el bulón de espiga no estaría en condiciones de soportar la carga permanente debida a las fuerzas de acoplamiento. Desaparecería su efecto deseado de distribución de carga dentro de la camisa del tubo y de limitar la deformación del tubo. Esto mismo es aplicable también para los tacos de plástico que son deformables plásticamente. Los tacos de plástico o de madera además sólo están en condiciones de transmitir fuerzas de acoplamiento de magnitud limitada. Los tacos de madera además sólo son adecuados condicionalmente como estructura permanente ya que la madera no tiene una resistencia persistente, al menos en medio húmedo.
El enclavijado de los anillos de dovelas mediante
una estructura machihembrada, que también se utiliza a menudo,
presenta el inconveniente de que el lugar de transmisión de las
fuerzas de acoplamiento no está exactamente definido. La fuerza de
acoplamiento puede atacar en la esquina exterior de la dovela en una
lengüeta, como zona más débil y más difícil de armar desde el punto
de vista constructivo, dando lugar allí al desprendimiento de trozos
más o menos grandes de la dovela. En el caso de tubos de túnel
monocasco, impermeabilizados con bandas impermeables en las juntas
longitudinales y anulares, en este caso se producen daños en la
junta y las reparaciones allí son difíciles y costosas.
La patente DE 91 09 702 describe un dispositivo
de fijación semejante en el que el bulón de espiga está escalonado
hacia ambos extremos, formándose unas zonas de ajuste cilíndricas en
las que van encajados unos anillos de un material altamente
elástico. El agujero de colocación para el bulón presenta el
escalonamiento correspondiente. Únicamente en los extremos
exteriores de los bulones, en los puntos de transición entre las
zonas de colocación de los bulones y en la zona de la junta de los
agujeros de colocación hay tramos con una conicidad relativamente
grande, pero que no están en contacto con la superficie opuesta
respectiva del agujero de colocación o del bulón. El bulón conocido
puede ser de plástico con refuerzos metálicos o a base de un tubo
con revestimiento de plástico. En las zonas de ajuste cilíndricas
formadas por este material plástico van encajados de forma anular
materiales especiales, a través de los cuales se establece la fuerza
adherente con la pared del agujero de colocación.
El objetivo de la invención es el de perfeccionar
bulones de espiga para el enclavijado de dovelas en revestimientos
en obras subterráneas cilíndricas, de tal manera que se puedan
utilizar y calcular también para las grandes solicitaciones que se
llegan a producir, reaccionen de forma elástica ante las
irregularidades en la fabricación de las dovelas y a los
desplazamientos de las dovelas contiguas en la junta anular, y no
puedan eludir la función que tienen asignada a causa de la
fluencia, y sean resistentes a la corrosión.
Este objetivo se resuelve por un revestimiento de
dovelas con bulones de espiga tal como se describe en la parte
caracterizante de la reivindicación 1. El bulón de espiga objeto de
la invención presenta un núcleo que puede ser macizo o tubular, que
es el que transmite esencialmente la fuerza de acoplamiento, y que
se puede adaptar a la fuerza que se ha de transmitir. El núcleo
puede ser convenientemente de acero o de un material plástico
reforzado con fibra de vidrio, o también de cualquier otro material
adecuado que tenga capacidad de carga. Va revestido de una
envolvente resistente a la corrosión, de goma elástica. Si se
utilizan elastómeros tales como los que se emplean también en los
apoyos de los puentes, que se deforman elásticamente bajo carga, no
se produce fluencia de material para la envolvente. La elasticidad
necesaria del taco durante el montaje de las dovelas se mantiene
gracias al material de la envolvente y a la forma dada a la
envolvente. El bulón de espiga se puede producir uniformemente en
fábrica ahorrando costes. El alojamiento en el hormigón de las
dovelas, dentro del cual se coloca, se puede fabricar con capacidad
de carga de la forma más sencilla. De acuerdo con las fuerzas que se
han de transmitir se puede armar adecuadamente mediante hélices de
acero. El borde del alojamiento se realiza convenientemente
ensanchándose cónicamente hacia el exterior con el fin de evitar
presiones de aristas en el borde del hormigón y que allí se
produzcan desprendimientos del hormigón.
Para proteger el núcleo contra la corrosión se
puede emplear la envolvente elástica de goma. Pero también se pueden
emplear para el núcleo materiales que sean resistentes a la
corrosión. Igualmente caben revestimientos del núcleo resistentes a
la corrosión, por ejemplo, zincado en el caso de un núcleo de
acero.
En otra realización de la invención, la espiga
puede llevar un punto de rotura controlada, que haga romperse la
espiga antes de que se produzca una sobrecarga del hormigón. La
espiga también se puede adaptar a diferentes requisitos relativos al
comportamiento deseado de deformación bajo carga, sin modificar su
contorno exterior, variando el núcleo de acero, por ejemplo
realizándolo en material macizo o tubular, variando el diámetro del
núcleo o el espesor de pared del tubo o las características del
material del núcleo.
La invención se describe por medio de las Figuras
1 - 5. Éstas muestran:
Fig. 1 un ejemplo de realización de un bulón de
espiga conforme a la invención,
Figs. 2 y 3 secciones según el eje longitudinal
de la construcción, a través de dos variantes de un revestimiento de
dovelas conforme a la invención,
Fig. 4 una sección a través de un bulón de espiga
conforme a la invención,
Fig. 5 un detalle de la envolvente del bulón
según el eje longitudinal de la espiga.
En las Figuras 2 y 3 está representado el detalle
de un revestimiento de dovelas 1 de una construcción tubular. Las
dovelas (2, 3) están adosadas en la junta de unión (4) entre dos
anillos de dovelas, y entre ellos sujetan la junta (5). Las dovelas
del anillo están enclavijadas entre sí mediante bulones de espiga
(8, 9) que atraviesan la junta anular (4). La Figura 2 muestra el
ejemplo de un bulón de espiga conforme a la invención (8), con un
núcleo cortante tubular (10), y la Figura 3 muestra un bulón de
espiga (9) con núcleo macizo de varilla (11). Los bulones de espiga
(8, 9) son de un material con gran capacidad de carga, por ejemplo
acero o resina sintética reforzada con fibra de vidrio. Van
revestidos con un ajuste por fricción con una envolvente elástica de
goma (12), para la que resulta adecuado como material un
elastómero.
La envolvente (12) presenta unos elementos (13)
en forma de diente de sierra y dirigidos hacia el exterior, entre
los cuales se mantienen libres unos alojamientos anulares (14). Al
introducir a presión el bulón de espiga (8, 9) en los alojamientos
(6) de las dovelas (2, 3), los elementos (13) se pueden deformar
introduciéndose en los alojamientos (14). Los elementos (13) rodean
en forma de tronco de cono al núcleo portante. El contorno (15) del
tronco de cono está inclinado ligeramente más hacia el eje del
bulón que la superficie interior de la envolvente del alojamiento
(6). Los puntos base del contorno (15) de todos los elementos (13)
forman el contorno (16) del bulón, que sobresale del contorno de la
superficie interior de la envolvente de los alojamientos (6). Al
introducir a presión el bulón (8, 9) en el alojamiento (6), los
elementos (13) se van deformando dentro de los alojamientos (14).
Durante esta operación, sus superficies envolventes se comprimen
fuertemente contra las superficies envolventes interiores del
alojamiento (16).
El núcleo del bulón (10, 11) puede ser resistente
a la corrosión. Pero también puede llevar un revestimiento
anticorrosivo, según el material, por ejemplo mediante zincado, si
se trata de núcleos de acero. La protección contra la corrosión del
núcleo (10, 11) se puede conseguir también mediante un revestimiento
completo del núcleo por todos los lados por la envolvente (12),
para lo cual la envolvente lleva una tapa (18) que rodea también
directamente los extremos frontales del núcleo.
Claims (6)
1. Revestimiento de dovelas (1) para
construcciones subterráneas cilíndricas en suelos de escasa
estabilidad, donde el tubo del túnel se compone de anillos de
dovelas esencialmente cilíndricos y cada anillo está formado por
segmentos, las llamadas dovelas, y donde las dovelas (2, 3) de
anillos contiguos están enclavijadas entre sí por medio de bulones
que van adelgazando de forma ligeramente cónica desde el centro
hacia los extremos, que atraviesan la junta anular (4) entre anillos
contiguos y que encajan por ambos lados con un ajuste de fricción en
los correspondientes alojamientos cónicos (6) en las superficies
laterales de las dovelas contiguas a la junta anular,
caracterizado porque los bulones (8, 9) destinados a
enclavijar las dovelas (2, 3) presentan un núcleo (10, 11) que
transmite esencialmente a la fuerza de la espiga, de un material
adecuado, que va revestido con un ajuste de fricción y de una sola
pieza por una envolvente elástica de goma (12), por ejemplo de un
elastómero.
2. Revestimiento de dovelas según la
reivindicación 1, caracterizado porque la envolvente
elástica de goma (12) del bulón (8, 9) tiene un contorno cónico
(16), y unos elementos (13) realizados en forma de diente de sierra
por medio de cortes a través del eje de la espiga, dispuestos
perpendiculares al eje de la espiga de forma anular, simétricos con
respecto al centro en toda su longitud, que entre ellos dejan libres
unos alojamientos (14) inclinados menos de 90º respecto al eje de la
espiga, dentro de los cuales se pueden deformar elásticamente los
materiales de la envolvente al calar a presión el bulón de espiga
(8, 9) en los alojamientos (6) de las dovelas (1, 2).
3. Revestimiento de dovelas según las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado
- -
- porque el contorno exterior (15) del elemento (13) en forma de diente de sierra de la envolvente (12) está inclinado cónicamente con respecto al eje de la espiga, con un ángulo de inclinación que es por lo menos ligeramente mayor que el ángulo de inclinación de la superficie envolvente interior de los alojamientos (6) en el hormigón de las dovelas (2, 3), y
- -
- porque el contorno exterior (16) del bulón es por lo menos ligeramente mayor que la superficie envolvente interior de los alojamientos (6).
4. Revestimiento de dovelas según las
reivindicaciones 1 - 3, caracterizado porque la envolvente
(12) de la espiga (8, 9) presenta unos rebajes (17) que transcurren
a lo largo de su eje longitudinal, a través de los cuales se puede
purgar el aire de los alojamientos (6) al introducir a presión el
bulón.
5. Revestimiento de dovelas según las
reivindicaciones 1 - 4, caracterizado porque el núcleo (10,
11) del bulón (8, 9) presenta un punto de rotura controlada, por
ejemplo mediante una entalladura en el contorno exterior, que da
lugar a la rotura del bulón si se rebasa la presión admisible en el
intradós del agujero del alojamiento (6) de la dovela (2, 3).
6. Revestimiento de dovelas según las
reivindicaciones 1 - 5, caracterizado porque el bulón (8, 9)
se puede adaptar a un determinado comportamiento de deformación de
fuerza, sin modificar su contorno exterior, mediante la adecuada
modificación del núcleo (10, 11), por ejemplo mediante su
realización en material macizo o de forma tubular, variando el
diámetro del núcleo o el espesor de pared del tubo o las propiedades
del material del núcleo.
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