PROYECTO DOCENTE ASIGNATURA: "Túneles y Excavaciones Profundas"

Transcripción

1 PROYECTO DOCENTE ASIGNATURA: "Túneles y Excavaciones Profundas" Grupo: Grp de Clases Teórico-prácticas de Túneles y Excavaciones Profundas(983047) Titulacion: Máster Universitario en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos Curso: DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA/GRUPO Titulación: Año del plan de estudio: Centro: Asignatura: Código: Tipo: Curso: Período de impartición: Ciclo: Grupo: Créditos: Horas: Área: Departamento: Dirección postal: Máster Universitario en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos 2014 E.T.S. de Ingeniería Túneles y Excavaciones Profundas Obligatoria 1º Segundo Cuatrimestre 2º Grp de Clases Teórico-prácticas de Túneles y Excavaciones Profundas (1) Ingeniería del Terreno (Área principal) Estructuras Edific. e Ingeniería Terreno (Departamento responsable) ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA, AVDA. REINA MERCEDES, SEVILLA Dirección electrónica: COORDINADOR DE LA ASIGNATURA DURAND NEYRA, PERCY PROFESORADO 1 DURAND NEYRA, PERCY Curso académico: 2015/2016 Última modificación: de 9

2 OBJETIVOS Y COMPETENCIAS Objetivos docentes específicos Los objetivos docentes a destacar en esta asignatura son los siguientes: Conocer las obras de túneles y grandes excavaciones subterráneas más importantes ejecutadas en el mundo y en España. Comprender los conceptos fundamentales que se manejan en las obras de túneles y excavaciones subterráneas..entender la relevancia del contexto geológico-geotécnico para la construcción de túneles. Familiarizarse con el manejo de las Clasificaciones Geomecánicas en macizos rocosos y las características geotécnicas en suelos. Describir y clasificar correctamente las obras subterráneas y sus métodos de construcción. Describir y utilizar los mecanismos de arranque en túneles y excavaciones subterráneas. Describir y aplicar los métodos de sostenimiento en túneles y excavaciones subterráneas con autonomía, acierto y rigor técnico Resolver problemas de interacción terreno-sostenimiento. Determinar la curva característica del terreno, envolvente lineal y no lineal de rotura y del sistema de sostenimiento o revestimiento del túnel. Estimar el coeficiente de seguridad del sostenimiento propuesto y proponer soluciones y alternativas. Estimar la influencia que la construcción de un túnel puede tener en los movimientos en zonas urbanas. Utilizar herramientas de cálculo avanzadas (elementos finitos) para estudiar la influencia de una construcción subterránea sobre las cimentaciones de edificios u otros tipos de obra civil. Conocer las herramientas de auscultación para el análisis de los movimientos y patologías observadas en la construcción de túneles. Competencias Competencias transversales/genéricas - CG01: Capacitación científico-técnica y metodológica para el reciclaje continuo de conocimientos y el ejercicio de las funciones profesionales de asesoría, análisis, diseño, cálculo, proyecto, planificación, dirección, gestión, construcción, mantenimiento, conservación y explotación en los campos de la ingeniería civil. - CG02: Comprensión de los múltiples condicionamientos de carácter técnico, legal y de la propiedad que se plantean en el proyecto de una obra pública, y capacidad para establecer diferentes alternativas válidas, elegir la óptima y plasmarla adecuadamente, previendo los problemas de su construcción, y empleando los métodos y tecnologías más adecuadas, tanto tradicionales como innovadores, con la finalidad de conseguir la mayor eficacia y favorecer el progreso y un desarrollo de la sociedad sostenible y respetuoso con el medio ambiente. - CG03: Conocimiento, comprensión y capacidad para aplicar la legislación necesaria en el ejercicio de la profesión de Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. - CG04: Conocimiento de la historia de la ingeniería civil y capacitación para analizar y valorar las obras públicas en particular y de la construcción en general. - CG05: Conocimiento de la profesión de Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos y de las actividades que se pueden realizar en el ámbito de la ingeniería civil. - CG06: Conocimiento para aplicar las capacidades técnicas y gestoras en actividades de I+D+i dentro del ámbito de la ingeniería civil. - CG07: Capacidad para planificar, proyectar, inspeccionar y dirigir obras de infraestructuras de transportes terrestres (carreteras, ferrocarriles, puentes, túneles y vías urbanas) o marítimos (obras e instalaciones portuarias). Competencias específicas - CET01: Aplicación de los conocimientos de la mecánica de suelos y de las rocas para el desarrollo del estudio, proyecto, construcción y explotación de cimentaciones, desmontes, terraplenes, túneles y demás construcciones realizadas sobre o a través del terreno, cualquiera que sea la naturaleza y el estado de éste, y cualquiera que sea la finalidad de la obra de que se trate CONTENIDOS DE LA ASIGNATURA Relación sucinta de los contenidos (bloques temáticos en su caso) Tema 1: Introducción e historia de los túneles Tema 2: Bases de geología y geotecnia para el proyecto y construcción de túneles Tema 3: Tensiones y técnicas "In situ" Tema 4: Interacción túnel-sostenimiento Tema 5: Drenaje e impermeabilización de túneles Tema 6. Construcción de túneles en roca Tema 7: Estabilidad del frente de túneles Tema 8: Construcción de túneles en suelos Tema 9: Movimientos inducidos por túneles Tema 10 Instrumentación de túneles Relación detallada y ordenación temporal de los contenidos Tema 1: Introducción e historia de los túneles (3 horas) Historia de la construcción de túneles. Cronología Túneles en España Elementos del túnel Planificación y reconocimiento del terreno Ejemplos Tema 2: Bases de geología y geotecnia para el proyecto y construcción de túneles (5h) Influencia de las condiciones geológicas. Inestabilidad estructural Roca matriz y macizo rocoso. Ensayos. Criterios de Mohr-Coulomb y Hoek-Brown. Discontinuidades. Aspectos generales. Criterios de rotura de Patton y Barton-Choubey Clasificaciones geomecánicas y su aplicación al proyecto de túneles (2) Tema 3: Tensiones y técnicas "In situ" (3h) Estado de tensiones in situ (0.5) Importancia. Estados tensiónales en torno a túneles y excavaciones. Soluciones elásticas Medida de tensiones "in situ. Liberación de tensiones in situ. Restitución de tensiones. Fractura hidráulica. Cambios de tensiones en inclusiones Curso académico: 2015/2016 Última modificación: de 9

3 Tema 4: Interacción túnel-sostenimiento (5h) Definición e hipótesis. Curvas características y confinamiento Deformación plana (túnel circular). Modelo elastoplástico de Mohr-Coulomb. Caso no drenado. Modelo elastoplástico de Hoek-Brown Cavidad esférica. Modelo elastoplástico de Mohr-Coulomb. Caso no drenado. Modelo elastoplástico de Hoek-Brown Curvas de sostenimiento Interacción en revestimiento con hormigón, cerchas metálicas y bulones Deformación previa a la instalación del sostenimiento. utilización del método de convergencia-confinamiento Tema 5: Drenaje e impermeabilización de túneles (4h) Aspectos generales. Flujo de agua hacia el túnel. Régimen transitorio y estacionario Efecto del flujo sobre las condiciones mecánicas. Curvas características Protección frente al agua durante la construcción Protección frente al agua durante la explotación Revestimiento con hormigón proyectado, cerchas metálicas, bulones, paraguas, inyecciones, etc. Tema 6. Construcción de túneles en roca (5 h) Criterios de excavabilidad. Métodos de excavación. Máquinas tuneladoras (topos), rozadoras y martillo hidráulico Útiles o herramientas de corte Nuevo Método Austríaco (NMA). Estabilidad de emboquilles. Ejemplos Tema 7: Estabilidad del frente de túneles (5 h) Introducción Soluciones basadas en los teoremas del colapso plástico. Análisis en condiciones no drenadas (2D) y drenadas (3D) Medidas de soporte. Caso real: Rotura de los frentes de los túneles de La Floresta (2) Tema 8: Construcción de túneles en suelos (4 h) Métodos de excavación Métodos tradicionales de construcción. Belga. Alemán. Ejemplo: Construcción de metro Máquinas integrales. Escudos EPB. Máquinas universales Taludes excavados en suelos. Cut over Movimientos inducidos por tuneladoras. Diseño de revestimiento Tema 9: Movimientos inducidos por túneles (3 h) Asientos en superficie. Métodos empíricos. Pérdida de terreno Desplazamientos en torno a túneles. Métodos teóricos y semiempíricos. Métodos para estimar los movimientos por las construcción de túneles con escudos Casos prácticos o ejemplos Efecto de movimientos sobre las estructuras (edificios). Métodos de Burland y Boscardin/Cording Tema 10: Instrumentación de túneles (3 h) Introducción Instrumentación en interior de túneles y excavaciones Medida de convergencias Extensómetros de varillas Células de presión Células de carga Extensómetros de cuerda vibrante Instrumentación de instalación externa en túneles y excavaciones. Parámetros y tipología de dispositivos. Referencias de nivelación Hitos de nivelación, miniprismas, inclinometría y piezometría ACTIVIDADES FORMATIVAS Relación de actividades formativas del cuatrimestre Clases teóricas Horas presenciales: Horas no presenciales: Metodología de enseñanza-aprendizaje: En las actividades presenciales se utilizarán los siguientes métodos docentes: Clases expositivas / participativas Test de control También podrán utilizarse otros métodos docentes, que se intercambiarían con las actividades regladas: Seminarios Conferencias de expertos Competencias que desarrolla: Todas Curso académico: 2015/2016 Última modificación: de 9

4 Ejercicios y pruebas de clase Horas presenciales: Horas no presenciales: Metodología de enseñanza-aprendizaje: En las actividades presenciales se utilizarán los siguientes métodos docentes: Prácticas o ejercicios Actividades de aprendizaje cooperativo También podrán utilizarse otros métodos docentes, que se intercambiarían con las actividades regladas: Visitas a obra Competencias que desarrolla: Todas Exámenes Horas presenciales: Horas no presenciales: BIBLIOGRAFÍA E INFORMACIÓN ADICIONAL Bibliografía general Elementos de estática de los túneles. A. SERRANO ETSICCP. Madrid (2001) Servicio de publicaciones, "Clasificaciones Geomecánicas". ROMANA, M J.B.Serón y E.Montalar. STMR. Madrid "Mecánica de las Rocas". A. SERRANO Colección Escuelas (2001). Servicio de Publicaciones CICCP Underground excavations in rock E. HOEK y E.T. BROWN. London, Institution of Mining and Metallurgy "Túneles. Planeamiento, diseño y construcción" (2 vols). Carlos López Jimeno Ed. Limusa. México. "INGEOTUNELES". E.T.S.I. Minas, Universidad Politécnica de Madrid, ( 2012) "Apuntes de Introducción al Proyecto y Construcción de Túneles y Metros en Suelos y Rocas Blandas o muy Rotas". Manuel Melis Maynar Ingeniería de Ferrocarriles, Metros y Túneles S.L ETS ICCP. UPM Curso académico: 2015/2016 Última modificación: de 9

5 Tunnel Engineering Handbook. JOHN O. BICKEL & T.R. KUESEL Van Nostrand Reinhold Company. New York, 1982 Excavación mecánica de túneles. L. CORNEJO. Rueda Madrid 1988 "Ingeniería Geológica. GONZÁLEZ DE VALLEJO et al. Prentice Hall Madrid "Túneles. Planeamiento, diseño y construcción" (2 vols).. Megaw,T.M. i J.V. Barlett. Limusa. México Underground Excavations in Rock E. Hoek & E.T.Brown Bibliografía específica Geotecnia y Cimientos. Vol. II: Mecánica Teórica de los suelos y las Rocas". JIMENEZ SALAS, J.A., JUSTO, J.L., Y SERRANO Edit. Rueda. Madrid. 2ª edición, "Recomendaciones de excavación y sostenimiento para túneles". Marzo. Romana, M. Nº Año Revista de Obras Públicas. Support of Underground Excavations in Hard Rock. E. HOEK, P.K. KAISER, W.F. BAWDEN A.A. Balkema Rotterdam,1995 Rock Mechanics Design in Mining and Tunnelling Z.T. BIENIAWSKI. A.A. Balkema.Rotterdam 1984 Stability of shallow tunnels in cohesive materials Davis, E. H.; M.J. Gunn; R.J. Mair i H.N. Seneviratne Geotechnique, Vol 4 Curso académico: 2015/2016 Última modificación: de 9

6 Analytical prediction of tunneling-induced groun movements in clays Longanathan, N. i H.G. Poulos Vol. 124, No. 9 Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering Surface settlements due to deformation of a tunnel in an elastic halfplane., No. 4, Verruijt, A. i J.R. Booker 1996 Géotechnique 46 Condiciones geotécnicas del túnel bajo el Estrecho de Gibraltar. Jiménez Salas, J.A. i A.A. Serrano 1984 Revista de Obras Públicas Influence of seepage on tunnel stability, in Design and Perfoman of Underground Excavations. Lembo Fazio, A. i R. Ribacchi (1984) E.T. Brown and J.A. Hudson ISRM Symp. Cambridge Información adicional MANUALES; GUÍAS Y NORMAS: Ministerio de Fomento, ROM 05.94, Recomendaciones geotécnicas para el proyecto de obras marítimas y portuarias. Puertos del Estado. Madrid. Manual de Túneles y Obras Subterráneas. López Jimeno, C. (1997). G. Arias Montano. Madrid. "Tunnel Engineering Handbook". Bickel,J.O. i T.R. Kuesel (1982). Van Nostrand. Documento Básico SE-C. Seguridad Estructural. Cimientos Guía de cimentaciones en obras de carreteras AENOR. Eurocódigo 7. Bases del proyecto geotécnico RECURSOS WEB: (Asociación Española de Túneles y Obras Subterráneas). (Ingenieros Consultores, s.a.). (Herrenknecht AG Tunnelling Systems. Tunnelling Machines). (web obras del metro de Madrid). (Asociación Española de túneles y obras subterráneas). (Robbins Company). (Revista de obras públicas). (Shield Tunneling Association of Japan). (web noticias grandes túneles en construcción). PROGRAMAS INFORMÁTICOS SISTEMAS Y CRITERIOS DE EVALUACIÓN Y CALIFICACIÓN Sistema de evaluación Curso académico: 2015/2016 Última modificación: de 9

7 Sistemas de evaluación continua 1. Evaluación continua: - Ejercicios y pruebas de clase (20%) Consiste en el seguimiento de las clases y en la resolución de cuestiones teóricas o prácticas propuestas en clase para su entrega a través de la plataforma de Enseñanza Virtual - Trabajo de curso (30%) El trabajo consiste en la realización de un anteproyecto de túnel en situación real. Típicamente, deben abordarse los aspectos siguientes: o Descripción topográfica y geológica del emplazamiento. Sección tipo del túnel o Descripción estructural del macizo rocoso. Tramos del túnel y clasificación geomecánica. Estimación de parámetros resistentes globales o Análisis de la interacción roca-sostenimiento. Determinación de las curvas características. Envolventes lineal y no lineal de rotura. Curvas de sostenimiento o Definición del sostenimiento a partir de análisis de interacción y de clasificaciones geomecánicas. o Análisis de la estabilidad estructural de la excavación. Coeficiente de seguridad o Definición del procedimiento constructivo. o Movimientos inducidos por la construcción del túnel. Utilización de programas informáticos avanzados - Examen final ordinario (50%) Consistirá en un examen escrito con cuestiones teóricas y/o prácticas que abarcarán la totalidad de la asignatura. Sistema de evaluación mediante examen final Examen final (40% teoría, 60% ejercicios prácticos) En primera y segunda convocatoria, el examen final será el mismo que realizarán los alumnos de evaluación continua. Para ser evaluado y calificado mediante este sistema, el estudiante deberá haber asistido por lo menos al 80% de las clases teórico-práctico y haber presentado en la fecha señalada el trabajo de curso. Criterios de calificación Sistema "evaluación continua": PE1: Ejercicios y pruebas de clase 20% Se calificará de 0 a 10, dependiendo del grado de participación y de la calidad de las respuestas a las cuestiones teóricas y/o prácticas propuestas. Su peso en la nota final será del 20% PE2: Trabajo de curso 30% El trabajo se calificará de 0 a 10, teniendo en cuenta el documento escrito entregado y, en su caso siempre que sea posible, la presentación oral del mismo. Su peso en la nota final será del 30%. PE3: Examen final ordinario 50% El examen se calificará de 0 a 10 según las valoraciones y pesos para cada pregunta teórica y/o práctica que se indiquen en el mismo. El peso del examen en la calificación final será del 50%. La calificación final para el sistema de "evaluación continua" será la siguiente: - Mediante evaluación continua, la media ponderada de las puntuaciones obtenidas en PE1 (20%), PE2 (30%) y PE3 (50%). Sistema mediante "examen final": El examen se calificará de 0 a 10 según las valoraciones y pesos para cada pregunta teórica o práctica (40%) y ejercicios (60%) que se indiquen en el mismo. Para superar la asignatura, la calificación final para ambos sistemas de evaluación debe ser igual o superior a 5. Sí, tras la evaluación, la calificación de la asignatura es de SUSPENSO, en el examen de septiembre el estudiante, si desea que se le evalué con el sistema de evaluación continua, podrá presentar el trabajo de curso corregido si tiene una nota mayor o igual a 5 (30%), se le guardará la nota de los ejercicios o pruebas de clase (20%) y el estudiante se someterá nuevamente a un examen teórico-práctico con peso igual al 50% de la nota final. Para ser evaluado y calificado en esta convocatoria mediante el sistema de examen final, el estudiante deberá haber asistido por lo menos al 80% de las clases, y haber presentado puntualmente el trabajo de curso. En caso contrario, figurará en actas como no presentado En convocatoria de diciembre y para ambos sistemas de evaluación, el alumno se examinará con el sistema de examen final. Ambas partes (teoría y ejercicios) puntuarán respectivamente un 40% y un 60% respectivamente de la nota final. Curso académico: 2015/2016 Última modificación: de 9

8 CALENDARIO DE EXÁMENES La información que aparece a continuación es susceptible de cambios por lo que le recomendamos que la confirme con el Centro cuando se aproxime la fecha de los exámenes. CENTRO: E.T.S. de Ingeniería 1 ª Convocatoria Fecha: Aula: 1/7/2016 Hora: CENTRO: E.T.S. de Ingeniería 2 ª Convocatoria Fecha: Aula: 10/9/2015 Hora: CENTRO: E.T.S. de Ingeniería 2 ª Convocatoria Fecha: Aula: 2/9/2016 Hora: Anotaciones relativas al calendario de exámenes La hora y aula, así como la fecha de diciembre será publicada con anticipación por la jefatura de estudios de la ETS de Ingeniería en la página web y tablones de la escuela TRIBUNALES ESPECÍFICOS DE EVALUACIÓN Y APELACIÓN Presidente: Vocal: Secretario: Primer suplente: Segundo suplente: Tercer suplente: RAUL CARRASCO ROMERO JOSE JAIME MORELL SASTRE JUAN DIEGO BAUZA CASTELLO JOSE MARIA SANCHEZ LANGEBER CRISTINA SORIANO CUESTA ANTONIO MORALES ESTEBAN ANEXO 1: HORARIOS DEL GRUPO DEL PROYECTO DOCENTE Los horarios de las actividades no principales se facilitarán durante el curso. GRUPO: Grp de Clases Teórico-prácticas de Túneles y Excavaciones Profundas (983047) Calendario del grupo CLASES DEL PROFESOR: DURAND NEYRA, PERCY HORARIO SIN ESPECIFICAR Curso académico: 2015/2016 Última modificación: de 9

9 Curso académico: 2015/2016 Última modificación: de 9