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Comportamiento de bóvedas enterradas.

Cuando se estudia un túnel con una geometría no circular con programas que son más estructurales que geotécnicos, es siempre importante tener en cuenta el comportamiento de estructural de una bóveda.

Con carácter general las bóvedas estudiadas trabajan tensionalmente como arcos sometidos a las compresiones y a las flexiones que se generen transversalmente en la medida que su trazado sea o no antifunicular.

Las bóvedas, cualquiera que sea su generatriz, provocan cargas verticales y empujes horizontales sobre sus apoyos, obligando a que éstos tengan la dimensión suficiente como para lograr que su peso propio centre la resultante sobre la base de sustentación para mantener el conjunto en situación de equilibrio. Además estos empujes producen esfuerzos cortantes tendentes a producir deslizamientos, bien de los sillares de arranque sobre sus juntas horizontales, o bien en los hastiales que sostienes la bóveda. (Figura adjunta: Comportamientos de las bóvedas. (Fuente: Analisis de tipologías estructurales de bóveda, lámina, cúpula y paraboloide. I. Requena))

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Por otro lado, las cargas generadas del comportamiento litostático o cualquier otra carga vertical en superficie, se distribuye a lo largo del terreno, aplicándosele un coeficiente de reducción, en una longitud, según los valores propios de la simplificación empírica que se desee utilizar.

En coberturas muy altas, en relación a la luz del túnel, la variación de cargas en superficie apenas se repercute en la estructura.

Existen otras teorías como Terzaghi, Protodyakonov o Bierbáumer, que sólo consideran una parte de la totalidad de la carga de tierra, con lo que se transmite de superficie ni siquiera se considera.

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En la buena modelización está el secreto.

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No es primavera en la ingeniería civil.

Al menos no lo es en España. A pesar de los aumentos de partidas presupuestarias, de que este año sí que haya Gobierno, es la sensación no sólo que tenemos desde la empresa sino también la que se comparte un poco en el sector.

Desde luego, lo que sí han hecho estos años de escasez es ajustar los precios, al menos de los trabajos de ingeniería, a la baja, muy a la baja… Os suena, ¿no?.

Ese ajuste y la competencia desleal de las “mesas camilla” y de los “lobos solitarios” sin estructura profesional y a veces, en situaciones de dudosa legalidad, o simultaneidad poco ética, están ayudando a esta bajada de precios y a que las dificultades para conseguir proyectos a precios que puedan garantizar una calidad óptima sean cada día mayores.

Claro, esto dentro de nuestras fronteras. Ese otro mercado soñado, se encuentra fuera de España y ahí desde ALFESTAL ingeniería estamos acudiendo como otros muchas empresas nacionales, buscando la estabilidad que en el interior de nuestras fronteras está tan difícil de encontrar.

Estos tiempos, países como Panamá en donde estamos comenzando los trabajos de diseño en varios proyecto del Saneamiento de la Bahía como en Tailandia con el diseño de pozos de microtúnel del paso Gohn, son un buen seguro de crecimiento, no sólo para nosotros sino para constructoras y empresas de servicios auxiliares que no se creen, empíricamente, la bonanza de la que hablan en los ministerios.

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Buscando el 2017

Se va terminando el 2016 y con él, nuestro séptimo aniversario como ingeniería. Se puede echar la vista atrás tanto como queramos, pero este 2016 ha vuelto a ser un buen año para nuestra empresa.

Queremos empezar esta reseña deseándoos unas muy Felices Fiestas y que 2017 sea un año próspero para todos.

Todo este 2016, desde ALFESTAL ingeniería hemos podido compartir numerosos proyectos tanto en España como fuera de nuestras fronteras, asentándonos como ingeniería internacional sin abandonar este mercado nacional que esperemos que repunte este año que comienza.

Hemos trabajado con antiguos clientes, que han renovado su confianza en nosotros, y hemos podido añadir a nuestra familia profesional a otros, que espero que nos sigan acompañando a lo largo de muchos años.

Terminamos este año trabajando en la definición de la cimentación de los edificios comerciales del Puerto de Premiá, donde junto a HABSOL, estamos dando un servicio geotécnico y estructural a AVINTIA. Junto a nuestra consolidada relación con fabricantes de equipos de TBM y los trabajos con Grúas Aguilar, nuestro año ha superado en facturación al anterior, y continuamos en un constante crecimiento, que esperemos que no pare en el próximo 2017.

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Proyecto de Urbanización del Paseo de la Dirección.

ALFESTAL ingeniería ha tendido el placer de poder colaborar con DRAGADOS, desde finales de 2015 hasta mediados de este año en curso, en el proyecto de Urbanización del Paseo de la Dirección. El alcance de nuestros trabajos se ha centrado en la definición estructural de elementos constructivos y el diseño de cimentaciones y la definición de la pantalla de pilotes que se ha ejecutado en la calle Isla Gomera, como parte de esta actuación.

Este proyecto, que llevaba adjudicado desde 2008, tenía como objeto la la Modificación del Plan Parcial de Reforma Interior, ajustando la solución a un modelo urbanístico de ciudad consolidada, y estudiando con mayor detalle la cornisa-borde orientada al noroeste, y resolviendo la transición con el Parque Rodríguez Sahagún, a cota muy inferior del propio barrio.

El proyecto se ha terminado parcialmente y la complejidad del mismo pone en el alero su finalización de modo completo. No obstante, bien en el final de año o a más tardar a principios del próximo 2017, se inaugurará la obra ya ejecutada. Un gran avance para la zona y un paso delante de esta zona peculiar de Madrid.

Se remate de un modo completo o no, la propuesta ordena las arquitecturas, incluye locales para el pequeño comercio, permeabiliza los recorridos, potencia las vistas y mejora notablemente el esquema viario y su vinculación.  Recupera los itinerarios en espacios verdes, potencia las zonas de paseo, consolida un “parque lineal” con especies autóctonas y conforma finalmente, un espacio de “verdadero balcón en este remate del barrio de Tetuán hacia el parque”.

Nuestra buena relación con DRAGADOS ha permitido desarrollar estos elementos de un modo completo y exitoso. Esperando poder volver a repetir nuestra colaboración con este grupo de profesionales, con los que no es la primera obra que hemos compartido y esperamos que no sea la última.

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Generalidades sobre el cálculo de encepados.

Uno de los elementos que más se calculan en los distintos proyectos geotécnicos son los encepados para cimentaciones pilotadas.

En general, la apreciación que tenemos, es que cada día se huye más de la utilización de cimentaciones superficiales. El problema latente de los asientos diferenciales y la incertidumbre sobre el comportamiento del terreno bajo las zonas de carga, hace que cada día se reduzca su uso.

Los pilotes, se presentan en contrapartida como alternativa más segura.

A partir de esta definición de la solución, las distintas variedades de encepado son infinitas, dependiendo del número de pilotes, su disposición, de las cargas solicitantes…

El dimensionamiento de los encepados simples viene regido por el artículo 60 de la EHE sobre cargas concentradas sobre macizos donde se establece una región sobre la que no se puede aplicar las hipótesis de Navier Bernoulli (en el proceso de deformación de una pieza, la sección recta permanece plana, idéntica a si misma y normal a la fibra media deformada) o de Kirchhoff (aplicable a placas).

En general la metodología aplicada es la de bielas y tirantes.

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Para realizar el cálculo es importante discretizar y diferenciar entre la zona done se aplica la carga y la zona total del macizo. En la formulación usada por la EHE, Ac es el área del pilar mientras que el área total del encepado se correspondería con la otra dimensión marcada como AC1.

Al final, en el dimensionado, bien sea para encepados de un único pilote como para encepados de varios pilotes, el dimensionamiento se realiza teniendo en cuenta las tracciones que se producen por la ampliación del área de aplicación de la fuerza solicitante.

En el caso de que ambas secciones tengan en la misma vertical su centro de gravedad el cálculo es mucho más sencillo, mientras que si esto no ocurre hay que realizar una modificación de la hipótesis de cálculo que requiere una simulación de sección mediante una homotecia entre lo que limita Ac, en lo que se refiere al tamaño y la situación de AC1.

Existen ciertas limitaciones básicas para el dimensionamiento, que como todo lo que marca la norma, y dependiendo del caso, pueden ser alterados.

  • El canto mínimo en el borde de las zapatas de hormigón en masa no será inferior a 35 cm.
  • El canto total mínimo en el borde de los elementos de cimentación de hormigón armado no será inferior a 25 cm si se apoyan sobre el terreno, ni a 40 cm si se trata de encepados sobre pilotes. Además, en este último caso el espesor no será, en ningún punto, inferior al diámetro del pilote.
  • La distancia existente entre cualquier punto del perímetro del pilote y el contorno exterior de la base del encepado no será inferior a 25 cm.
  • La armadura dispuesta en las caras superior, inferior y laterales no distará más de 30 cm.

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Proyecto de Construcción de Túnel Balsa de El Sapo.

El túnel de desagüe de la Balsa de El Sapo, es un proyecto que viene promovido por Acuaes en la provincia de Almería.

ALFESTAL ingeniería recibió por parte de SERBAIKAL y ZOFRE, el encargo de diseñar para el Proyecto Constructivo, tanto el túnel a realizar con TBM como el diseño del sostenimiento de los portales de entrada y salida y las galerías de ventilación y acceso del túnel.

El proyecto tiene como objeto diseñar una vía de desagüe para Embalse de El Sapo que fuera capaz de verter el sobrante directamente al mar.

El túnel de unos 7 kilómetros de longitud, atraviesa un terreno mixto con alternancias de suelos y rocas de baja-media dureza y tiene un diámetro de excavación que se encontrará en el entorno de unos 4,15 metros, que darán solución a la sección interior prevista de 3,50 metros de diámetro más los espesores correspondientes al anillo de dovelas, al espesor del escudo y el sobre corte correspondiente necesario para la realización de la excavación.

En el caso que nos ocupa, referente al “Túnel de Desagüe de la Balsa del Sapo”, el trazado del túnel permite que lo más cómodo sea la adopción de un anillo de izquierda-derecha, formado por cinco dovelas más cierre, con una relación entre la dovela de cierre y el resto de, aproximadamente, 2:3.

En los portales se colocan unas estructuras auxiliares de soporte del vertido, con el fin de hacer de transición entre el túnel y el exterior, además se definieron tres pozos intermedios de entre 50 y 55 metros de profundidad para ventilación y auscultación del túnel en su fase de explotación. Estos pozos se han diseñado para ser ejecutados con Raise Boring y conectan la superficie con unas galerías auxiliares del túnel que se ejecutan desde el interior al exterior.

El proyecto, es sin duda muy interesante tanto por su ubicación, como por el largo proceso que ha llevado desde su concepción hasta su redacción final. La colaboración con nuestros clientes SERBAIKAL y ZOFRE fue muy fluida y positiva, esperamos que pueda ser el inicio de más proyectos juntos.

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Excavación mediante Raise Boring.

La tecnología de excavación vertical Raise Boring comenzó a utilizarse por primera vez en los 60, desde ahí, hasta ahora la mejora de las máquinas, tanto en lo referente a su capacidad y a las aplicaciones auxiliares para mejorar su rendimiento es constante. No obstante, algunas máquinas de Raise Boring de esta primera época se encuentran operando aún hoy en día. El concepto general del Raise Boring convencional no ha cambiado mucho a lo largo del tiempo, pero la constante ampliación de los diámetros, la longitud de los pozos, la ampliación de la potencia de las máquinas y las tasas de producción de excavación han aumentado notablemente mediante la aplicación de nuevas tecnologías para el control de los materiales y de la energía utilizada.
Como concepto general, la excavación mediante Raise Boring se produce por la perforación de la roca por el corte oblicuo de los discos cortadores que tiene el escariador y trabaja de manera similar a una máquina de perforación tunelera de roca dura, con la salvedad de que el frente de excavación se encuentra pre-perforado por la galería piloto. Los cortadores son en realidad rodillos de alta resistencia, con botones de carburo de tungsteno colocados alrededor de su periferia.

Los cortadores son colocados en la cabeza rimadora (o escariador) de tal manera que cuando ​​gira y hace presión contra la roca. En ese momento los cortadores ruedan sobre la roca en forma circular y gracias al espacio determinado entre los cortadores de acuerdo con las características del terreno y el diámetro de excavación que cubren toda el área de escariado, la excavación avanza.

Este estilo de corte la excavación se realiza aprovechando los ángulos de las discontinuidades principales de la roca debido a la energía aplicada en las zonas de tensión. La mayoría de las rocas se eliminan por fractura, resultando en la mayor parte, detritus en forma de “chips” en lugar de polvo de roca triturada.

La producción pozos y galerías de grandes diámetros a través de la tecnología Raise Boring es más común en las minas profundas, para la ejecución de nuevas galerías de acceso y ventilación, entrada de personal o extracción del material, también se utiliza en el sector de minería carbonífera en menor medida.

Tiene también alguna utilización en proyectos civiles, para chimeneas de equilibrio en hidroeléctricas, o galerías de ventilación verticales de diámetros reducidos.

Definiendo las ventajas principales de la ejecución de las galerías mediante este método, hay que destacar, en primer lugar la versatilidad de este tipo de excavaciones. Las máquinas actualmente en uso, con las potencias estándar, son capaces de excavar eficientemente roca dura de una resistencia a compresión simple de entre 50-350 MPa, lo que prácticamente elimina los límites desde el punto de vista geotécnico. En segundo lugar la excavación es segura y minimiza riesgos de perforación ya que sólo hay que tener acceso para la excavación en los puntos de inicio y de final de la misma.

Son, sin duda estas dos características, junto al factor económico que se vuelve más ventajoso conforme la longitud de la excavación aumenta, las que hacen este método más atractivo.

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