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XIII JORNADAS GEOTECNICAS DE LA INGENIERIA COLOMBIANA Y IV FORO
SOBRE GEOTECNIA DE LA SABANA DE BOGOTA

CUBIERTAS PROTECTORAS PARA IMPACTO DE CAÍDOS DE ROCA (Túneles
Falsos)
JAIME SUAREZ DIAZ Profesor Universidad industrial de Santander
Albeiro Barbosa ¿?
Geotecnología Ltda , Bucaramanga.

RESUMEN
En áreas amenazadas por caídos de roca y donde la estabilización del talud es muy costosa oinviable, se han utilizado cubiertas protectoras o túneles falsos para eliminar el riesgo
relacionado con el impacto de los bloques de roca sobre vehículos o personas.
Las cubiertas protectoras construidas en Colombia han sido generalmente de concreto armado
diseñadas para resistir el impacto de un bloque de diseño que cae de una determinada altura.
El diseño según Wyllie y Mah (2004), debe considerar lasfuerzas de impacto transmitidas
sobre la cubierta y la estabilidad de la cimentación, especialmente de las columnas exteriores,
las cuales generalmente se encuentran en la cresta de taludes de alta pendiente.
En el presente documento se incluyen las metodologías de diseño y construcción y el ejemplo
de una cubierta construída por el Instituto Nacional de via INVIAS en la carreteraBucaramanga-Barrancabermeja.
INTRODUCCION
Se han realizado gran cantidad de investigaciones utilizando modelos prototipo con bloques y
estructuras de tamaño real (Yoshida y otros 1991, Ishikawa 1999).
La mayoría de las investigaciones han estado destinadas a analizar la efectividad de los
diversos materiales de disipación de la energía de impacto.
Un detalle crítico del diseño de las cubiertas son lascaracterísticas de absorción de la energía
de los materiales sobre la cubierta. Según Wyllie y Mah (2004), el material ideal debe realizar
dos funciones principales: absorber la energía por compresión y dispersar la energía puntual de
impacto, en tal forma que esta energía se transmita a la estructura sobre un área relativamente
grande. Adicionalmente el material debe permanecer intacto después del impacto,en tal forma
que no se requiera reemplazarlo. La efectividad del material se puede expresar como la
diferencia entre la fuerza de impacto producida por el caído de roca y la fuerza transmitida que
debe ser absorbida por la estructura de concreto armado.
Se han utilizado diferentes materiales para la protección de la cubierta incluyendo grava, arcilla,
arena y especialmente llantas de cauchousadas.
La principal crítica a la utilización de llantas usadas es que son muy compresibles y absorben
muy poca energía. También se han utilizado productos sintéticos o espumas plásticas, las
cuales tienen la gran ventaja de su bajo peso. La gran desventaja de estos productos es su
costo comparada con la utilización de materiales de suelo.

Factores que afectan la fuerza dinámica

La fuerza dinámica delos bloques sobre la protección depende de las siguientes
características (Descoeudres y otros, 1997):
… El peso y forma de bloque, su altura de caída y ángulo de impacto.
… Las características del material de la cubierta, tipo de material, espesor y grado de
compactación.
… Las características de la estructura especialmente la rigidez.

Expresiones semiempíricas para el cálculo de las fuerzasdinámicas
La mayoría de las expresiones empíricas tendientes a calcular las fuerzas dinámicas que
actúan sobre las cubiertas de contención sobre impactos de rocas, están basadas en la
teoría de Hertz de contactos elásticos.
Ecuaciones de Montani Stoffel, 1998. La ecuación más conocida internacionalmente para el
cálculo de fuerzas de impacto sobre túneles falsos, es la desarrollada por la MontaniStoffel.
Facc = 1.33 exp (R / 1.5e ) M 1/ 3 (tan φ)0.2 E 2 / 3

Donde
Facc = Fuerza de aceleración
R = Radio de bloque
e = Espesor de la capa protectora de suelo
M = Módulo elástico de la capa protectora de suelo
φ = Angulo de fricción de la capa protectora de suelo
E = Energía potencial del bloque sobre la capa de suelo
La fuerza interna es la siguiente:
Fint = 2.6R − 0.24 e − 0.01 exp (R / 2.5e...