Tuneles Falsos

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 - Bucaramanga
ALBEIRO BARBOSA MARTÍNEZ
Ingeniero civil - Geotecnología Ltda , Bucaramanga.

RESUMEN
En áreas amenazadas por caídos de roca y donde laestabilización del talud es muy costosa o
inviable, 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.
Eldiseño según Wyllie y Mah (2004), debe considerar las fuerzas 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 construida por elInstituto Nacional de vía INVIAS en la carretera BucaramangaBarrancabermeja.

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 las características 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, de modo 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 cubiertaincluyendo grava, arcilla,
arena y especialmente llantas de caucho usadas.
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 demateriales de
suelo.
Factores que afectan la fuerza dinámica
La fuerza dinámica de los 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 estructuraespecialmente la rigidez.
Expresiones semiempíricas para el cálculo de las fuerzas dinámicas
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 elcálculo de fuerzas de impacto sobre túneles falsos, es la desarrollada por la Montani Stoffel.
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
= Angulo de fricción de la capa protectora de suelo
E = Energía potencial del bloque sobre la...