Abstract

RESUMEN A finales del año 2005 se llevó a cabo una prueba de carga in situ sobre el revestimiento de un tramo experimental de la Línea 9 del metro de Barcelona (L9), cuyos anillos estaban formados por dovelas realizadas exclusivamente de hormigón reforzado con 60kg/m3 de fibras de acero (HRFA). Se aplicaron 3 cargas concentradas en la zona superior de uno de los anillos, alcanzando una carga máxima de 3000 kN. Los objetivos principales perseguidos por la prueba eran: (1) obtener información detallada del comportamiento estructural de este tipo de revestimientos y (2), estudiar la viabilidad de su realización mediante el uso exclusivo de HRFA. Los datos experimentales obtenidos han permitido el estudio, calibración y verificación de modelos numéricos para la simulación de su comportamiento estructural. El modelo de simulación numérica debe ser capaz de considerar de forma adecuada los distintos fenómenos y comportamientos que afectan la respuesta estructural del revestimiento, a saber: (1) el comportamiento post-fisuración del hormigón reforzado con fibras de acero (HRFA), (2) la interacción suelo-estructura, (3) el despegue de parte de las juntas debido a la rotación, y (4) el complejo comportamiento mostrado por algunos materiales de contacto usados en las juntas entre las dovelas (packers). En base a estas consideraciones, se generaron dos modelos distintos para la simulación del ensayo: un modelo 2D de tensión plana y un modelo 3D de elementos finitos tipo lámina. Ambos modelos se analizaron mediante el programa Diana v9, utilizando un modelo de fisuración distribuida para la consideración de la no-linealidad material del HRFA, elementos muelle no lineales para la interacción terreno-estructura (hipótesis de Winkler), elementos de iterficie no lineales para el despegue de las juntas y un modelo de plasticidad para considerar el comportamiento bajo carga cíclica del packer. Los resultados obtenidos mediante los modelos de simulación descritos han presentado un elevado grado de adecuación con los obtenidos experimentalmente, validando las hipótesis y modelos utilizados. De esta forma, se puede concluir en que la correcta definición y calibración de los modelos de simulación numérica permite obtener el complejo comportamiento estructural de los revestimientos de túneles realizados mediante anillos de dovelas prefabricadas de hormigón con un alto grado de precisión, convirtiéndolos en una herramienta indispensable para su estudio y desarrollo.