RESPUESTA SÍSMICA DE TÚNELES

Authors

  • Antonio Bobet Lyles School of Civil Engineering, Purdue University

Keywords:

túnel, respuesta sísmica, carga drenada o no drenada, soluciones analíticas, interacción suelo-estructura.

Abstract

Existe suficiente evidencia de campo que indica que las estructuras enterradas son vulnerables a los esfuerzos sísmicos y por tanto han de ser diseñadas para soportar las deformaciones impuestas por el terremoto. Si la estructura está lejos del epicentro, un análisis estático es suficiente para estimar la respuesta dinámica de la estructura. El método “free field” tiende a producir resultados erróneos porque no incluye en los cálculos la interacción suelo-estructura. Una estructura que es más rígida que el suelo que la rodea tendrá deformaciones más pequeñas que las que se obtengan con el método “free field”, mientras que estructuras más flexibles tendrán deformaciones mayores. Un análisis sísmico tiene por lo tanto que incluir la interacción suelo-estructura y el diseño ha de aportar suficiente ductilidad a la estructura para que ésta pueda absorber sin daño las deformaciones del sismo. Para suelos saturados por debajo del nivel freático y de baja permeabilidad, las presiones de poro generadas no se disipan debido a la corta duración del sismo, y por lo tanto el suelo se comporta como no drenado. Por el contrario, en suelos no saturados o muy permeables, aunque estén por debajo del nivel freático, las presiones de poro se disipan rápidamente y el suelo se comporta como drenado. En el artículo se presentan soluciones relativamente sencillas para estimar las deformaciones sísmicas de estructuras profundas de sección circular con carga drenada o no drenada, y se discuten las diferencias entre las dos situaciones de carga.

References

. C.H. Dowding and A. Rozen, “Damage to Rock Tunnels from Earthquake Shaking”, Journal of Geotechnical Engineering Division, ASCE 104 GT2, pp.175-191, 1978.

. S. Sharma and W.R. Judd, “Underground Opening Damage from Earthquakes”, Engineering Geology, vol. 30, pp. 263-276, 1991.

. H. Huo, A. Bobet, G. Fernández and J. Ramírez, “Load Transfer Mechanisms between Underground Structure and Surrounding Ground: Evaluation of the Failure of the Daikai Station”. ASCE Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, vol. 131, num. 12, pp. 1522-1533, 2005.

. J.N. Wang, Seismic Design of Tunnels, A State-of-the-Art Approach. Monograph 7. Parsons Brickerhoff Quade & Douglas, Inc., New York, 1993.

. H. Yu, J. Chen, A. Bobet and Y. Yuan, “Damage observation and assessment of the Longxi tunnel at a faulted zone crossing”, Tunnelling and Underground Space Technology, vol. 54, pp. 102-116, 2016.

. H. R. Pratt, D.E. Stephenson, G. Zandt, M. Bouchon and W.A. Hustrulid, “Earthquake Damage to Underground Facilities”, Proceedings of the Rapid Excavation and Tunneling Conference (RETC). A.C. Maevis and W.A. Hustrulid Editors. Society of Mining Engineers of the American Institute of Mining, Metallurgical, and Petroleum Engineers, New York, N.Y., pp. 19-51, 1979.

. C.H. Dowding, “Earthquake response of caverns: Empirical Correlations and Numerical Modeling”, Proceedings of the Rapid Excavation and Tunneling Conference (RETC). C.D. Mann and M.N. Kelley Editors. Society of Mining Engineers of the American Institute of Mining, Metallurgical, and Petroleum Engineers, New York, N.Y., pp. 71-83, 1985.

. C.C. Mow and Y.H. Pao, The Diffraction of Elastic Waves and Dynamic Stress Concentrations, Document No. R-482-PR. The Rand Corporation, Santa Monica, CA, 1971.

. A.J. Hendron and G. Fernández, “Dynamic and Static Design Considerations for Underground Chambers”, Seismic Design of Embankments and Caverns, edited by T.R. Howard, ASCE, N.Y., pp.157-197, 1983.

. J.L. Merritt, J.E. Monsees and A.J. Hendron Jr, “Seismic Design of Underground Structures”. Proceedings of the Rapid Excavation and Tunneling Conference (RETC).C.D. Mann and M.N. Kelley Editors. Society of Mining Engineers of the American Institute of Mining, Metallurgical, and Petroleum Engineers, New York, N.Y., pp. 104-131, 1985.

. J.E. Monsees and J.L. Merritt, “Seismic modeling and design of underground structures”, Numerical Methods in Geomechanics, Innsbruck 1988. Proceedings of the Sixth International Conference on Numerical Methods in Geomechanics. G. Swoboda Editor, Balkema, Rotterdam, Holland, pp. 1833-1842, 1988.

. A. Bobet, G. Fernández, H. Huo and J. Ramírez, “A Practical Procedure to Estimate Seismic-Induced Deformations of Shallow Rectangular Structures”, Canadian Geotechnical Journal, vol. 45, num. 7, pp. 923-938, 2008.

. G.N. Owen and R.E. Scholl, Earthquake engineering of large underground structures, Report No. FHWA/RD-80/195. Federal Highway Administration, U.S. Department of Transportation, 1981.

. H.H. Einstein and C.W. Schwartz, “Simplified Analysis for Tunnel Supports”, Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE, vol. 105, num. GT4, pp. 499-518, 1979.

. A. Bobet “Effect of Pore Water Pressure on Tunnel Support During Static and Seismic Loading”, Tunnelling and Underground Space Technology, vol. 18, pp. 377-393, 2003.

Published

2021-02-01

How to Cite

Bobet, A. (2021). RESPUESTA SÍSMICA DE TÚNELES. Journal of Science and Construction, 1(1), 24–33. Retrieved from https://rcc.cujae.edu.cu/index.php/rcc/article/view/4