tecnologo

PRESIONES DINÁMICAS DEL SUELO EN LUMBRERAS
Con el propósito de incrementar la capacidad de desalojo de aguas residuales y pluviales en el Valle de México, se está construyendo el túnel emisor oriente que inicia en la intersección de las Avs. Gran Canal y Río de los Remedios, Ciudad de México, y llega al portal de salida en el Ejido de Conejos, Estado de Hidalgo. La gran obra consta de un túnelde 7 m de diámetro y 62 km de longitud, más 24 lumbreras de acceso con profundidades desde 32 hasta 150 m y diámetros desde 12 hasta 20 m. Si bien las estructuras subterráneas son menos vulnerables a los movimientos sísmicos que las estructuras superficiales, es necesario garantizar la seguridad de la obra ante los movimientos del terreno esperados en sitios del trazo con característicasgeotécnicas muy diferentes.

Los efectos sísmicos en estructuras subterráneas se evalúan con enfoques diferentes a los utilizados
para estructuras superficiales. En general, las estructuras superficiales se diseñan para las fuerzas de
inercia originadas por el movimiento de su base. En cambio, las acciones de diseño para estructuras
subterráneas se expresan en términos de las deformaciones impuestas ala estructura por el movimiento del suelo. Para túneles, los criterios de diseño sísmico están bien establecidos (Hashash et al, 2001; St. John y Zahrah, 1987). Para lumbreras, sin embargo, los métodos de análisis sísmico son escasos y limitados.

El enfoque de diseño más sencillo es el que ignora la interacción de la lumbrera con el suelo
circundante. Según este enfoque, primero se estiman lasdeformaciones del suelo en campo libre y luego la lumbrera se diseña para acomodarse a estas deformaciones. El resultado es aceptable cuando las rigideces de ambos elementos son similares. En caso contrario, es necesario considerar los efectos de interacción debidos al contraste de rigidez entre suelo y lumbrera. Estos efectos adquieren relevancia en sitios con capas alternadas de suelo blando yduro, en cuyas interfases se concentran los momentos flexionantes generados ante el paso de las ondas sísmicas. Zeevaert (1983) ha propuesto un método seudoestático para el cálculo de fuerzas sísmicas en lumbreras. Aunque ignora el efecto de la frecuencia de excitación en la inercia del suelo y la consideración de la excitación sísmica es aproximada, el método es adecuado para el análisis delumbreras poco profundas.

Durante sismos intensos, las lumbreras sufren significativas curvaturas debidas a las deformaciones
del suelo. Entre las pocas soluciones reportadas en la literatura para calcular los momentos flexionantes causados por el movimiento lateral está la de Tajimi (1969), basada en la hipótesis de desplazamientos verticales nulos, así como las de Veletsos y Younan (1994; 1995),basadas en la hipótesis de esfuerzos verticales nulos. La suposición de esfuerzos verticales nulos, introducida por Arias et al (1981) en muros de retención, es superior a la de desplazamientos verticales nulos en suelos con relación de Poisson grande. La principal limitación de estas soluciones es la consideración de estructuras rígidas con base fija.

Para estas condiciones, las acciones delsuelo resultan ser excesivamente grandes respecto a las que se tendrían en lumbreras flexibles flotantes. La flexibilidad de la estructura y la traslación-rotación de su base tienen como efecto una reducción notable de dichas acciones.

En este trabajo se presenta un método de frontera para análisis sísmico dinámico de sistemas suelo lumbrera.

El modelo consiste de un cilindro elásticoenterrado en un depósito de suelo con base rígidaformando dos regiones: una interior con la lumbrera y el suelo de soporte y otra exterior con el suelo circundante. Para cada región, los desplazamientos y fuerzas se expresan mediante superposición de modos de ondas que se propagan horizontalmente. Dichos modos se calculan con el método del estrato delgado, de suerte que la solución es discreta en la...