Análisis numérico de los desplazamientos inducidos en el túnel del metro de Torino-Línea 1 debido a la excavación del nuevo paso ferroviario

Abstract

La presente tesis tiene como objetivo principal determinar, mediante el código de cálculo a elemento finito Phase2, los desplazamientos verticales del contorno del túnel del Metro de Torino inducidos por la interferencia entre éste y el segundo túnel (fase este) del nuevo Paso Ferroviario de la ciudad de Torino. La interferencia se presenta en la zona de Plaza Statuto delimitada por las estaciones de metro Principe d’Acaja e XVIII Dicembre. Con el fin de determinar dichos desplazamientos se procedió, en primer lugar, a validar el programa de cálculo (Phase2) y a determinar el modelo constitutivo que mejor representase la situación en examen. La validación del programa se realizó haciendo refencia al modelo teórico propuesto por el Prof. Helmut Schewiger de la Universidad Técnica de Graz (Austria). Para determinar el modelo constitutivo más fiable se procedió a simular el modelo teórico del Prof. Schewiger suponiendo dos tipos de comportamientos, el primero de ellos corresponde al modelo elasto-plástico perfecto de Mohr- Coulomb, mientras que el segundo se basa en el modelo Hardening Soil del tipo elasto-plástico endurecible, también conocido como modelo hiperbólico. Considerando los resultados obtenidos de dicha simulación, se llegó a la conclusión de que es el modelo hiperbólico el más idóneo para representar el comportamiento real del terreno, por lo que fue este último el modelo seleccionado para la simulación del problema objeto de estudio en esta tesis. La estratigrafía y los parámetros geotécnicos del modelo alusivo al caso real se corresponden con los adoptados durante la fase de proyectación del Metro de Torino, los cuales fueron progresivamente afinados mediante iteraciones sucesivas aplicando el método back-analysis. El procedimiento constructivo en la zona en interferencia se puede resumir en las siguientes fases: Consolidación del contorno del túnel del Metro de Torino en la zona de interferencia entre ese y el Paso Ferroviario. Construcción, respecto al túnel correspondiente al Paso Ferroviario, de los muros longitudinales y de los diafragmas transversales. Excavación del Paso Ferroviario. Ejecución de la losa de copertura del túnel del Paso Ferroviario. Progresiva demolición de los diafragmas transversales. Inyección del concreto armado para la losa inferior. Los resultados del análisis numérico permitieron concluir que el comportamiento deformativo que se presenta al contorno del túnel del Metro de Torino durante la ejecución de las intervenciones correspondientes a la construcción del nuevo Paso Ferroviario se caracteriza de una notable regularidad, presentando bajos valores de desplazamientos. Sin embargo, es importante destacar que dicho comportamiento se pudo garantizar gracias al intervento de consolidación previamente ejecutado. Haciendo referencia a la comparación realizada entre los valores de desplazamiento obtenidos a través del análisis numérico y los proporcionados por las actividades de monitoreo, se concluye que Phase2 es un programa confiable y cautelativo debido a que proporciona resultados que sobreestiman los reales, pero siempre dentro de un rango admisible (aproximadamente 2% de diferencia). Por otra parte, se recomienda continuar con las actividades de monitoreo con el fin de poder detectar eventuales variaciones significativas en los desplazamientos.