Tapones-1-EJERCICIO

HOJA DE CÁLCULO: DISEÑO DE TAPONES

EJEMPLO 1

La compañía minera El Indio desea clausurar la bocamina del nivel 2480 mediante la instalación de un tapón de tipo monolítico de lad de campo fue la siguiente: • La galería tiene 3.7 m de ancho y 3.4 m de alto, • El macizo rocoso es de naturaleza granítica, siendo el valor del RMR encontrado de 55. • Presenta un ángulo de de talud de 35º. • Se estima una altura de 100 m. para el nivel estático del agua subterránea • La evaluación de peligro sísmico del sitio indica el potencial de un sismo con aceleración máxima de 0.2 g.

Datos de Ingreso:

Resultados:

Cálculos:

I- Condiciones Iniciales

Aberturas Lado Corto (m)

Lado Largo (m)

3.40

3.70

Área (m2)

Perímetro (m)

H (m)

fc' (MPa)

g Agua (kN/m3)

W (MPa)

12.58

14.20

120.00

30

9.81

1.177

F.S.

trmáx (KPa)

M.G.H.A (m/m)

M.G.H.A (kPa/m)

3

200

9.00

90.00

Parámetros de la Roca RMR 55.00

600.00

Dato: Densidad Granito

Parámetros de la Cobertura Hr (m)

gr (t/m3)

sv (MPa)

100.00

2.75

2.75

2,75 g/cm3 = 2.75 t/m3

II- Parámetros de Diseño 1. Diseño por Corte 1.1 Verificación de la Resistencia al Corte del Concreto

fc' (MPa)

Ctte.

f's (kPa)

30

166.1

909.8

1.2 Verificación de la Resistencia al Corte del Macizo Rocoso

1/12

HOJA DE CÁLCULO: DISEÑO DE TAPONES

EJEMPLO 1

La compañía minera El Indio desea clausurar la bocamina del nivel 2480 mediante la instalación de un tapón de tipo monolítico de lad de campo fue la siguiente: • La galería tiene 3.7 m de ancho y 3.4 m de alto, • El macizo rocoso es de naturaleza granítica, siendo el valor del RMR encontrado de 55. • Presenta un ángulo de de talud de 35º. • Se estima una altura de 100 m. para el nivel estático del agua subterránea • La evaluación de peligro sísmico del sitio indica el potencial de un sismo con aceleración máxima de 0.2 g.

Datos de Ingreso:

Resultados:

tr (kPa)

F.S.

tmáx Permisible

600

3

200

Cálculos:

(KPa)

1.3 Longitud del Tapón Basada en la Resistencia al Corte en la Interfaz Concreto-Roca (Enfoque Sudafricano Garrett & Campbell-Pitt (1961)

W (MPa)

Área (m2)

Perímetro (m)

tmáx Permisible (*) (MPa)

L (m)

1.1772

12.58

14.20

0.2

5.214

(*) Se usará el valor de la resistencia permisible de la roca o del concreto en la interfase, la que resulte me 1.4 Longitud del Tapón Basada en la Resistencia de Soporte del Concreto y la Roca en el Interfaz

W (MPa)

Área (m2)

Perímetro (m)

fc (MPa)

L (m)

1.1772

12.58

14.20

0.75

2.781

2. Diseño por Flexión de Viga Gruesa Un tapón corresponde a la categoria de viga gruesa cuando la relación ancho/longitud > ó = 1.25

Ancho (m)

L (m)

Relación Ancho/Longi tud

5.20

5.21

1.00

No necesita diseño por flexión de viga gruesa

2/12

HOJA DE CÁLCULO: DISEÑO DE TAPONES

EJEMPLO 1

La compañía minera El Indio desea clausurar la bocamina del nivel 2480 mediante la instalación de un tapón de tipo monolítico de lad de campo fue la siguiente: • La galería tiene 3.7 m de ancho y 3.4 m de alto, • El macizo rocoso es de naturaleza granítica, siendo el valor del RMR encontrado de 55. • Presenta un ángulo de de talud de 35º. • Se estima una altura de 100 m. para el nivel estático del agua subterránea • La evaluación de peligro sísmico del sitio indica el potencial de un sismo con aceleración máxima de 0.2 g.

Datos de Ingreso:

Resultados:

Lado Largo (m)

fc' (MPa)

ft (MPa)

a

5.2

30

2274.14

1.4

Cálculos:

w (kN.m)

Maximum Bending Moment (Mn)

Factor (f)

Mu (Kn.m)

5570.51

0.65

8570.02

1648.08

3. Fracturación Hidráulica Regla Empirica En terrenos planos, donde existe el potencial de levantamiento en planos horizontales.

Altura del nivel del agua H (m)

gr (t/m3)

Hr (m)

100.00

2.75

47.27

Cumple con la profundidad

* Para el Cálculo de Hr se está incluyendo un FS de 1.3 Criterio Noruego

g Agua (kN/m3)

9.81

Altura del nivel del agua H (m)

F.S.

gr (kN/m3)

b

CRM (m)

120

1.1

26.98

35.00

58.60

cumple con la profundid

4. Falla por Infiltración Excesiva (Bajo Gradientes Hidráulica Adversamente Altas)

Altura del nivel del agua H (m)

L (m)

HGmáx

100.00

5.21

19.18

3/12

HOJA DE CÁLCULO: DISEÑO DE TAPONES

EJEMPLO 1

La compañía minera El Indio desea clausurar la bocamina del nivel 2480 mediante la instalación de un tapón de tipo monolítico de lad de campo fue la siguiente: • La galería tiene 3.7 m de ancho y 3.4 m de alto, • El macizo rocoso es de naturaleza granítica, siendo el valor del RMR encontrado de 55. • Presenta un ángulo de de talud de 35º. • Se estima una altura de 100 m. para el nivel estático del agua subterránea • La evaluación de peligro sísmico del sitio indica el potencial de un sismo con aceleración máxima de 0.2 g.

Datos de Ingreso:

Resultados:

Altura del nivel del agua H (m)

M.G.H.A (m/m)

L (m)

100.00

9

11.11

Cálculos:

Gradiente Hidráulica Empírica/Verificaciones de Infiltración P/L P/L FS = FS =

< 470 kPa/m donde el contacto entre el tapón y la roca no esta inyectado < 3660 kPa/m Donde la presión de inyección aplicada en el macizo rocoso alrededor del tapón es al menos el doble de la presión hidrostática de diseño 4 En la construcción de Tapones en roca de buena Calidad 10 En algunos casos, dependendo de las condiciones dela fractura, concentración de esfuerzos inducidos la porosidad de la roca y la aceptación del inyectado del macizo Se aplique en la construcción de tapones sobre roca de buena calidad que tengan una presión máxima rec

W (kPa)

P/L (kPa/m)

F.S.

P/L *

L (m)

1177.20

3660.00

1.10

3327.27

0.35

Cumple pero inyectando en la interfaz concreto/roca III- Peligro Sísmico amáx =

0.20

IV- Cargas Dinámicas Ariete Hidráulico (PH)

4/12

HOJA DE CÁLCULO: DISEÑO DE TAPONES

EJEMPLO 1

La compañía minera El Indio desea clausurar la bocamina del nivel 2480 mediante la instalación de un tapón de tipo monolítico de lad de campo fue la siguiente: • La galería tiene 3.7 m de ancho y 3.4 m de alto, • El macizo rocoso es de naturaleza granítica, siendo el valor del RMR encontrado de 55. • Presenta un ángulo de de talud de 35º. • Se estima una altura de 100 m. para el nivel estático del agua subterránea • La evaluación de peligro sísmico del sitio indica el potencial de un sismo con aceleración máxima de 0.2 g.

Datos de Ingreso:

Resultados:

Cálculos:

amáx

vmax/amáx

vmax cm/s

Velocidad Acústica del Agua (m/s)

r agua kg/m3

PH (kPa)

0.2

55

11

1437

1000

158

Recalculando la Falla por Infiltración Excesiva Adicionando el Ariete Hidráulico

H (m)

PH (kPa)

100.00

158



Factor de Carga

HGmáx Carga Hidráulica Adicional Permisible Generada por PH (*) 16.11

9

L (m) 12.90

V- Simbologia

amáx

Aceleración máxima del sismo



Angulo de pendiente promedio de la ladera

b

Peso unitario de la viga

CRM

Cubierta mínima de la roca medida desde el túnel en sentido oblicuo al punto más cercano en la superficie del terreno

Ctte

Constante

F.S

Factor de Seguridad

fc'

Resistencia a la Compresión del Concreto

fc

Resistencia a la compresion permisible de la roca o concreto en la interfaz = 3.75 fs

f's

Esfuerzo de Corte Permisible del Concreto

ft

Resistencia a la flexión por tracción permisiblo del concreto

agua

Peso específico del agua

5/12

HOJA DE CÁLCULO: DISEÑO DE TAPONES

EJEMPLO 1

La compañía minera El Indio desea clausurar la bocamina del nivel 2480 mediante la instalación de un tapón de tipo monolítico de lad de campo fue la siguiente: • La galería tiene 3.7 m de ancho y 3.4 m de alto, • El macizo rocoso es de naturaleza granítica, siendo el valor del RMR encontrado de 55. • Presenta un ángulo de de talud de 35º. • Se estima una altura de 100 m. para el nivel estático del agua subterránea • La evaluación de peligro sísmico del sitio indica el potencial de un sismo con aceleración máxima de 0.2 g.

Datos de Ingreso:

Resultados:

r

Peso Específico de la Roca

H

Altura del Nível del agua

Hr

Altura de la roca ssobre el túnel

K

Relación entre la Tensión Vertical y Horizontal

L

Longitud del tapón

M.G.H.A

Máximo Gradiente Hidraulico Admisible

Mn

Maximum Bending Moment

Mu

Momento de flexión del diseño factorizado

P

W

P/L

Gradiente de Presión Hidráulica

PH

Ariete Hidráulico



Densidad del Agua



Tensión Horizontal

v

Tensión Vertical

r

Resistencia Cisallante del Macizo Rocoso

rmáx 

Resistencia cisallante máxima permisible del macizo rocoso Módulo de Poisson

VAA

Velocidad Acústica del Agua

vmax

Velocidad del terreno

vmax/amáx

Cálculos:

Relación entre la velocidad del terreno y la aceleración máxima del sismo

w

Carga por metro para una viga de 1m de altura

W

Carga viva debido a la presión hidrostatica

6/12

HOJA DE CÁLCULO: DISEÑO DE TAPONES

camina del nivel 2480 mediante la instalación de un tapón de tipo monolítico de lados paralelos. La información recopilada mediante investigaciones

do el valor del RMR encontrado de 55.

co del agua subterránea potencial de un sismo con aceleración máxima de 0.2 g.

7/12

HOJA DE CÁLCULO: DISEÑO DE TAPONES

camina del nivel 2480 mediante la instalación de un tapón de tipo monolítico de lados paralelos. La información recopilada mediante investigaciones

do el valor del RMR encontrado de 55.

co del agua subterránea potencial de un sismo con aceleración máxima de 0.2 g.

Resistencia al Corte en la Interfaz Concreto-Roca (Enfoque Sudafricano)

stencia permisible de la roca o del concreto en la interfase, la que resulte menor

8/12

HOJA DE CÁLCULO: DISEÑO DE TAPONES

camina del nivel 2480 mediante la instalación de un tapón de tipo monolítico de lados paralelos. La información recopilada mediante investigaciones

do el valor del RMR encontrado de 55.

co del agua subterránea potencial de un sismo con aceleración máxima de 0.2 g.

b

L (m)

0.95

4.879

cumple con la profundidad

9/12

HOJA DE CÁLCULO: DISEÑO DE TAPONES

camina del nivel 2480 mediante la instalación de un tapón de tipo monolítico de lados paralelos. La información recopilada mediante investigaciones

do el valor del RMR encontrado de 55.

co del agua subterránea potencial de un sismo con aceleración máxima de 0.2 g.

n de inyección aplicada en el macizo rocoso alrededor del tapón

ndo de las condiciones dela fractura, concentración de esfuerzos inducidos

de tapones sobre roca de buena calidad que tengan una presión máxima recomendada de un poco más de 118 kPa/m o 915 kPa/m

10/12

HOJA DE CÁLCULO: DISEÑO DE TAPONES

camina del nivel 2480 mediante la instalación de un tapón de tipo monolítico de lados paralelos. La información recopilada mediante investigaciones

do el valor del RMR encontrado de 55.

co del agua subterránea potencial de un sismo con aceleración máxima de 0.2 g.

e la roca medida desde el túnel en sentido oblicuo al punto más cercano en la superficie del terreno

11/12

HOJA DE CÁLCULO: DISEÑO DE TAPONES

camina del nivel 2480 mediante la instalación de un tapón de tipo monolítico de lados paralelos. La información recopilada mediante investigaciones

do el valor del RMR encontrado de 55.

co del agua subterránea potencial de un sismo con aceleración máxima de 0.2 g.

12/12