Los desafíos en la construcción de túneles y galerías
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Las cargas dinámicas causadas por el tráfico o la actividad sísmica imponen requisitos estrictos en términos de estabilidad y durabilidad de las estructuras en los túneles. Además, las solicitaciones repetidas pueden afectar negativamente el comportamiento a fatiga de los materiales utilizados, causando daños progresivos que comprometen la seguridad y la vida útil de la infraestructura.
Riesgos particulares están representados por la fisuración del hormigón, la cual no solo compromete la capacidad portante, sino que también puede acelerar los procesos de corrosión del armado y permitir la infiltración de agua.
Un aspecto fundamental adicional es la resistencia al fuego de las estructuras: en caso de incendio, deben ser capaces de resistir temperaturas extremas para garantizar la seguridad de los usuarios y de los rescatadores.
Estos desafíos evidencian la importancia crucial de adoptar tecnologías probadas e innovadoras para construcciones seguras, duraderas y sostenibles, que sirvan como base para la realización de proyectos de infraestructura que respondan a los más altos estándares de funcionalidad y seguridad.
En la construcción de nuevos túneles y galerías y en la rehabilitación de los existentes, los sistemas de fijación desempeñan un papel fundamental para garantizar la capacidad portante y la estabilidad de la estructura. Estos elementos no deben resistir solo las solicitaciones estáticas y dinámicas durante la fase de construcción y durante el funcionamiento, sino también la corrosión a largo plazo.
Estos requisitos son especialmente relevantes ya que las galerías están constantemente expuestas a solicitaciones debidas al tráfico, a las vibraciones generadas por la maquinaria y a los efectos sísmicos, que inciden directamente en el comportamiento a fatiga de los materiales.
El comportamiento a fatiga de los sistemas de fijación depende de manera determinante de las propiedades de los materiales, por ejemplo de la calidad del acero, de las condiciones y tecnologías de anclaje y de los factores ambientales.
Los sistemas químicos distribuyen las fuerzas sobre una amplia superficie, reduciendo los picos de carga y aumentando la resistencia a la fatiga: una característica que los hace especialmente adecuados para aplicaciones dinámicas con alta solicitación. Los anclajes mecánicos, en cambio, se caracterizan por una gran robustez y son aptos para aplicaciones dinámicas de intensidad media.
Para asegurar que los sistemas de fijación mantengan su capacidad portante incluso después de millones de ciclos de carga, las pruebas de carga cíclica son indispensables. Otras críticas pueden derivarse de condiciones ambientales extremas, como fuertes variaciones térmicas o la presencia de agentes químicos agresivos, por ejemplo los gases de escape de motores.
Los sistemas de fijación empleados en la construcción de túneles y galerías, como los anclajes mecánicos o químicos, están a menudo sujetos a fuerzas cíclicas generadas por solicitaciones recurrentes, como por ejemplo el paso de trenes, camiones o metros. Estas fuerzas cíclicas provocan vibraciones y micromovimientos que solicitan tanto la estructura de la obra como los elementos de fijación. Un requisito fundamental para estos sistemas es, por tanto, la resistencia a la fatiga, esencial para prevenir fallos como roturas o aflojamiento.
Los anclajes químicos ofrecen la ventaja de una distribución uniforme de las fuerzas en la zona de anclaje. Esto los hace especialmente adecuados para solicitaciones cíclicas como vibraciones o frecuentes variaciones de carga. Los pernos de anclaje mecánicos, que se fijan en el material mediante acoplamiento geométrico, se distinguen por la transferencia inmediata de la carga.
La seguridad y la fiabilidad de estos sistemas deben ser comprobadas mediante pruebas exhaustivas y homologaciones específicas.
En la rehabilitación de túneles y galerías, los sistemas de fijación deben adaptarse de manera flexible al soporte, que a menudo es heterogéneo y está dañado.
Los anclajes químicos son ideales para soportes fisurados o frágiles, ya que el anclaje se realiza sin generar fuerzas de expansión. Los anclajes mecánicos, en cambio, son la elección perfecta cuando se requiere una transmisión inmediata de la carga o cuando los sistemas químicos son menos adecuados debido a las condiciones ambientales, por ejemplo, en caso de exposición a temperaturas muy elevadas bajo carga de incendio.
Ambos sistemas contribuyen de manera significativa a la estabilización de las estructuras existentes y a la integración de nuevas estructuras portantes.
Los sistemas como canaletas portacables, instalaciones de ventilación o sistemas de drenaje se prueban no solo por su resistencia al fuego, sino también por su funcionalidad en caso de incendio.
La resistencia al fuego de estos sistemas, para su uso en túneles o galerías, se especifica según curvas de incendio especialmente desarrolladas.
