Concepția secțiunii transversale a unui tunel de metrou executat cu scutul

Disciplina Electivă 2

Alegerea sistemului constructiv depinde de urmtorii factori:• destinația tunelului;• condițiile geologice şi hidrologice;• gradul de etanşare impus;• condițiile impuse de beneficiar.Comparând sistemele cu o căptuşeală cu cele cu două căptuşeli se evidențiază următoarele avantaje şi dezavantaje:Avantaje:• diametrului tunelului este mai mic;• timpul de execuție este mai scurt;• lucrările de ventilare şi evacuare ape pe perioada execuției nu mai sunt deranjate;• costul este mai redus.Dezavantaje:• rosturi mai multe cu posibilități mai mari de infiltrare sau exfiltrare a apelor;• construcția şi montarea bolțarilor este mai complicată şi mai costisitoare datorită găurilor şi locaşelor

pentru buloane, a garniturilor de etanşare şi a montării buloanelor.

Sisteme construcvtive pentru captuseli circulare

Exemple de sisteme de captuseli circulare

Sistemul cu o singura captuseala Sistem cu doua captuseli

Bolțar curent

Rost transversal (circular)

Rost longitudinal

Conector rost circular (transversal)

Conector rost longitudinal sau radial

Bolțar curent

Direcție

de avans scut (TBM)

Bolțar de închidere (cheie)

Componenta captuselii circulare

Forma si dimensiunile inelelor

Inele drepte cu fețele transversale paralele

Inele oblice cu una din fețele transversale

înclinată față de ax

Inele oblice cu ambele fețe transversale înclinate față

de ax

Efectele conicității inelului universal

Înscrierea inelelor cu una și cu ambele fețe înclinate pe traseul tunelului

Geometria boltarilorGrosimea bolțarilor constituie un element important în asigurarea capacității portante. Stabilirea grosimii este o etapă esențială în procesul de proiectare şi depinde de următorii factori:• tipul căptuşelii (definitiv sau provizoriu);• mărimea diametrului interior al căptuşelii;• mărimea încărcărilor exterioare date de teren, apă, prese etc.;• forma în secțiune transversală (plină sau casetată);• alcătuirea structurii (număr bolțari, poziție în secțiune, tip îmbinare) care influențează mărimea eforturilor secționale.

Diametru interior căptușeală

Căptușeli definitive Căptușeli provizorii

Gro

sim

ea c

ăptu

șelii

(cm

)

Raportul dintre grosime şi diametrul interior poate fi un parametru orientativ în faza inițială a calculului structural. În Fig. 1.15 este prezentată evoluția grosimii în funcție de diametrul interior pentru cazuri reale de căptuşeli prefabricate. Se poate observa că raportul dintre grosime şi diametru interior variază de la 115 pentru diametrul interior Di = 3.00 m la 121pentru Di = 9.00 m.

Clasificarea bolțarilor după forma în secțiune transversală și în vedere în plan.

După forma în secțiune transversală aceştia se împart în două categorii [1]:•bolțari plini;•bolțari casetați.

După forma în plan [1]:•bolțari dreptunghiulari;•bolțari trapezoidali transversal;•bolțari trapezoidali longitudinal;•bolțari hexagonali;•bolțari în formă de paralelogram;•bolțari Honeycomb.

Trapezoidal transversalTrapezoidal longitudinal

Dreptunghiular Paralelogram (Romboidal)

Hexagonal Honeycomb

După tipul bolțarilor utilizați și modul lor de amplasare se disting următoarele tipuri de inele [1]:

Inele cu bolțari dreptunghiulari şi trapezoidali

Inele cu bolțari în formă de paralelogram şi trapez

Inele cu bolțari în formă de trapez

Inele cu bolțari Honeycomb

Tolerante geometriceDimensiunile care sunt verificate înainte de livrarea cofrajelor în vederea utilizării lor în fabrica de prefabricate sunt următoarele [3]:• Lungime;• Lățime;• Planeitate;• Distante unghiulare;• Adâncimea diverselor retrageri.

Îmbinări circumferențiale

Imbinari cu suprafețe plane fără elemente de legatură [1]

Imbinari cu suprafețe plane cu elemente de legatură [1]

Îmbinări cu nut și feder [1] Îmbinări cu console [1]

Îmbinări radialeAceste îmbinări pot fi:• Îmbinări cu suprafețe plane (drepte sau înclinate);• Îmbinări articulate:

cu suprafețe curbe; alte tipuri (cu bare de ghidaj, tip balama).

Îmbinări cu suprafețe convex-

concave

Îmbinări cu suprafețe convex-

convexe

Îmbinări cu suprafețe convex-

concave cu buloane pierdute

Îmbinări cu buloane rigide conectate prin

înșurubare

Îmbinări cu

buloane înclinate, temporare, reutilizabile

Îmbinări cu bare provizorii din oțel elastic montate la

intrados

Îmbinări cu cintre metalice

provizorii prinse pe intrados cu

șuruburi

Îmbinări cu bare de ghidare

cilindrice din lemn sau oțel

Îmbinări cu elemente de centrare din oțel de tip

nut și feder

Îmbinări tip balama Îmbinările cu suprafețe curbe convexe în ambele direcții

Dispozitive de asamblareDispozitivele de asamblare pot fi de mai multe tipuri:• cu buloane de oțel drepte, curbe sau înclinate;• cu conectori de oțel sau plastic.

Îmbinări cu buloane drepte

Îmbinări cu buloane curbe Îmbinări cu buloane înclinate

Conector de oțel tip broşă

Conector din material plastic (la Magistrala 5 de metrou, București)

Garnituri de etansareCel mai frecvent se utilizează trei tipuri distincte de garnituri de etanşare:• garnituri compresibile; • garnituri hidroexpansive; • garnituri mixte.

ba

Un exemplu de garnitura compresibila este prezentat mai jos:•faza necomprimata; •etapa de compresiune completa

Garnitură compresibilă de etanșare (la Magistrala 5 de metrou, București)

Câteva posibile tipuri de garnituri utilizate in mod curent la etanşarea căptuşelilor tunelelor de metrou sunt prezentate mai jos:

Tipuri de garnituri [5]

Garnituri mixte [5]

Bibliografie

[1] Normativ pentru proiectarea și execuția căptușelilor prefabricate la tuneluri executate cu scutul, indicativ NP 105-04, 2005.[2] T.Iftimie, Contribuții la concepția si calculul structurilor circulare prefabricate pentru tuneluri feroviare executate cu scutul, 1996.[3] Vittorio Guglielmotti, Piergiorgio Grasso, Ashraf Mahtab & Shulin Xu, Mechanized Tunnelling in Urban Areas, 2007.[4] Wittke W., Stability Analysis and Design for Mechanized Tunnelling, Geotechnical Engineering in Research and Practice, WBI - Print 6, Aachen, 2007.[5] Datwyler, Seals for Tunnel Construction.

SFÂRȘITVă multumesc

pentru atenție !