2_tuneles_general2011

SEMINARIO

OPTIMIZACION

EN EL DISEO DE TUNELES

Noviembre, 2011

CLASIFICACION DE TUNELES

1. TUNELES VIALES

CARRETEROS FERREOS METRO PEATONALES

2. HIDRAULICOS

CENTRALES HIDROELECTRICAS SISTEMAS DE RIEGO ACUEDUCTO ALCANTARILLADO

TUNEL CARRETERO DE LAERDAL

MAS LARGO DEL MUNDO L=24KM

TUNEL CARRETERO SAN GOTTARD

TUNEL FERREO DE LA MANCHA

Era Ambiental: Tren Urbano

TUNEL FERREO AEROPUERTO DE ZURICH

TUNEL DE EMERGENCIA SAN GOTTARD

Centrales

hidroelctricas

Servicio de Redes:

Mini-Tnel (Tubo

Guiado)


1. DE SERVICIOS

CABLES TUBERIA DE GAS CORREO TUBERIA DE CALEFACCION

2. MINEROS

3. ESPECIALES

GARAGES INVESTIGACIONES NUCLEARES DEPOSITO DE HIDROCARBUROS MILITARES DEPOSITO DE RESIDUOS

Tneles de servicios

Tnel para calefaccin

central en Estocolmo

TUNEL DE MINERIA

MINA ANDINA - CHILE

DEPOSITO DE COMBUSTIBLES EN

SUECIA

TUNEL CANAL MILITAR

TUNEL GARAGE MILITAR


CARRETEROS

1. Por longitud de tnel

200, 500, 1000, >3000 m 2. Nivel y tipo de trafico

1.000, 5.000, 20.000, 40.000 veh/da Unidireccionales, bidireccionales

3. Cantidad de carriles y numero de tubos

1, 2, 3 4. Tneles urbanos e interurbanos

5. Tipo de construccin: convencional, rozadora,

tuneladora, especiales

6. Por ubicacin: de montaa, en suelo, inter y subacuaticos

7. Nivel de servicio

AA, A, B, C, D

Big Dig Tnel Urbano Boston, USA

Calle 30 Tnel Urbano Madrid

Tnel Interurbano - Somport

(Espaa Francia)

Tnel

Urbano

Subacutico

de

Tokyo

Tnel Urbano - Subacutico

NIVELES DE ESTUDIOS Y

DISEOS

1. PREFACTIBILIDAD (Conceptual)

Fase I 2. FACTIBILIDAD (Preliminar)

Fase II 3. DISEO PARA LICITACION (De detalle)

Fase III 4. DISEO FINAL

Optimizacin del diseo Diseo de Tneles en Tiempo Real (DTR)


DISEOS

1. DISEO DE PREFACTIBILIDAD O

CONCEPTUAL

El alcance del diseo conceptual es seleccionar o confirmar el alineamiento del

tnel y proveer al cliente la informacin para

la toma de decisiones.

Los aspectos relacionados con el alineamiento del tnel son resaltados e

investigados en detalle.


DISEOS

2. FACTIBILIDAD (DISEO PRELIMINAR)

Se refina el alineamiento del tnel, se elabora el Estudio de Impacto Ambiental.

Se focaliza el estudio en los aspectos

legales de los recursos de agua, forestales,

sociales, ambientales.

El objetivo es la aprobacin de las autoridades competentes para construir

el tnel.


DISEOS

3. DISEO PARA LICITACION O DE DETALLE

El objetivo de este diseo es detallar los trabajos con el fin de que sea factible tener

el precio de cada actividad.

Se elaboran los documentos contractuales, planos, especificaciones,

cantidades de obra y presupuesto.

El diseo se elabora con las bases del DTR para su optimizacin durante construccin.


DISEOS

4. DISEO FINAL (DISEO EN TIEMPO REAL (DTR))

El objetivo es detallar los trabajos descritos en los documentos de licitacin de tal forma que puedan ser

construidos de una manera econmica, estructuralmente

segura, bien dimensionada y funcional.

Se elaboran planos de construccin y planos de taller. Se ajustan los presupuestos y cantidades finales.

DTR - Se optimiza el diseo permanentemente con base en las condiciones realmente encontradas

durante construccin. Condiciones geolgicas,

geotcnicas, hidrogeolgicas, proceso constructivo,

comportamiento, instrumentacin y monitoreo.

31

Descripcin y evaluacin (escenarios de peligro) para cada unidad geolgica-geotcnica (Informe resumido del diseo Geolgico)

Investigaciones geolgicas y geotcnicas (Informe de los datos geolgicos)

Requerimientos de proyecto (Definicin de la forma de la seccin transversal)

Experiencia, clculos preliminares (Definicin del mtodo de excavacin y de soporte)

Anlisis estructural 2D y 3D (Interaccin entre el subsuelo y la estructura)

Definicin de las medidas auxiliares de construccin

Riesgo residual

aceptable?

No No

Definicin de las secuencias de construccin y concepto del monitoreo

Definicin de las clases de excavacin y de soporte (Documentos de licitacin)

Construccin (DTR)

Si

ESTUDIOS Y DISEOS

1. ESTUDIOS DE TRANSITO

2. ESTUDIOS TOPOGRAFICOS

3. DISEO DE TRAZADO

4. DISEO DE LA SECCION TRANSVERSAL

5. ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLOGICAS Y

GEOTECNICAS

6. ESTUDIOS E INVESTIGACIONES HIDROGEOLOGICAS

7. DISEO ESTRUCTURAL CON METODOS NUMERICOS

8. SISTEMA DE INSTRUMENTACION Y MONITOREO

9. PROCESO CONSTRUCTIVO

10.CANTIDADES DE OBRA, PRESUPUESTO Y

CRONOGRAMA

ESTUDIOS DE TRANSITO METODOLOGIA

1. RECOPILACION DE LA INFORMACION

EXISTENTE

2. TOMA DE INFORMACION DE CAMPO Aforos vehiculares Observaciones de origen y destino Encuestas de origen y destino

3. PROCESAMIENTO DE LA INFORMACION DE

CAMPO

4. PROYECCIONES DE TRAFICO Y MODELO DE

ASIGNACION

5. ANALISIS DE CAPACIDAD Y NIVELES DE

SERVICIO

ESTUDIOS DE TRANSITO PROYECCIONES Y MODELO DE ASIGNACION

1. Anlisis de regresin de las series histricas de los

volmenes de trnsito

2. Anlisis de regresin mltiple de las series

histricas en funcin de variables socioeconmicas

Producto Interno Bruto Parque Automotor rea de influencia Combinado

3. Anlisis de todo el corredor


1. Anlisis de las series histricas de los volmenes

de trnsito

0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

1968 1972 1976 1980 1984 1988 1992 1996 2000 2004 2008 2012 2016 2020 2024 2028

TPD

S

AOS

PROYECCIONES DE TRNSITO SERIE HISTRICA ESTACIN 048 VILLETA - PUERTO BOGOTA

LINEAL LOGARTMICO EXPONENCIAL POTENCIAL TPDSHISTRICO


1. Proyecciones de parque automotor

y = 0,250x - 501,8R = 0,983

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045

PROYECCIONES DEL PARQUE AUTOMOTO EN COLOMBIA AO 2040 No DE VEHCULOS (MILLONES)

PROYECCIONES DEL PARQUE AUTOMOTO EN COLOMBIA AO 2040 No DE VEHCULOS (MILLONES)

Lineal (PROYECCIONES DEL PARQUE AUTOMOTO EN COLOMBIA AO 2040 No DE VEHCULOS (MILLONES))


1. Medicin de distribucin horaria INTERCAMBIADOR (ENTRADA A VILLETA)

INTERCAMBIADOR (ENTRADA A VILLETA)

VO

LU

ME

N V

EH

ICU

LA

R

Do

min

go

, fe

bre

ro 0

7 d

e 2

01

0

VO

LU

ME

N V

EH

ICU

LA

R

TOTAL ACCESO NORTE VILLETA A GUADUAS

TOTAL ACCESO SUR GUADUAS A VILLETA

Do

min

go

, fe

bre

ro 0

7 d

e 2

01

0

0

100

200

300

400

500

600

00

:00

- 0

1:0

0

00

:30

- 0

1:3

0

01

:00

- 0

2:0

0

01

:30

- 0

2:3

0

02

:00

- 0

3:0

0

02

:30

- 0

3:3

0

03

:00

- 0

4:0

0

03

:30

- 0

4:3

0

04

:00

- 0

5:0

0

04

:30

- 0

5:3

0

05

:00

- 0

6:0

0

05

:30

- 0

6:3

0

06

:00

- 0

7:0

0

06

:30

- 0

7:3

0

07

:00

- 0

8:0

0

07

:30

- 0

8:3

0

08

:00

- 0

9:0

0

08

:30

- 0

9:3

0

09

:00

- 1

0:0

0

09

:30

- 1

0:3

0

10

:00

- 1

1:0

0

10

:30

- 1

1:3

0

11

:00

- 1

2:0

0

11

:30

- 1

2:3

0

12

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- 1

3:0

0

12

:30

- 1

3:3

0

13

:00

- 1

4:0

0

13

:30

- 1

4:3

0

14

:00

- 1

5:0

0

14

:30

- 1

5:3

0

15

:00

- 1

6:0

0

15

:30

- 1

6:3

0

16

:00

- 1

7:0

0

16

:30

-1

7:3

0

17

:00

-1

8:0

0

17

:30

-1

8:3

0

18

:00

-1

9:0

0

18

:30

- 1

9:3

0

19

:00

- 2

0:0

0

19

:30

- 2

0:3

0

20

:00

- 2

1:0

0

20

:30

- 2

1:3

0

21

:00

- 2

2:0

0

21

:30

- 2

2:3

0

22

:00

- 2

3:0

0

22

:30

- 2

3:3

0

23

:00

- 2

4:0

0

Perodo

Automviles Buses Camiones Equivalentes

0

50

100

150

200

250

300

350

400

00:0

0 -

01:0

0

00:3

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0

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0

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0 -

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0

02:0

0 -

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0

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0

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04:0

0

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04:3

0

04:0

0 -

05:0

0

04:3

0 -

05:3

0

05:0

0 -

06:0

0

05:3

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06:3

0

06:0

0 -

07:0

0

06:3

0 -

07:3

0

07:0

0 -

08:0

0

07:3

0 -

08:3

0

08:0

0 -

09:0

0

08:3

0 -

09:3

0

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0 -

10:0

0

09:3

0 -

10:3

0

10:0

0 -

11:0

0

10:3

0 -

11:3

0

11:0

0 -

12:0

0

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0 -

12:3

0

12:0

0 -

13:0

0

12:3

0 -

13:3

0

13:0

0 -

14:0

0

13:3

0 -

14:3

0

14:0

0 -

15:0

0

14:3

0 -

15:3

0

15:0

0 -

16:0

0

15:3

0 -

16:3

0

16:0

0 -

17:0

0

16:3

0 -

17:3

0

17:0

0 -

18:0

0

17:3

0 -

18:3

0

18:0

0 -

19:0

0

18:3

0 -

19:3

0

19:0

0 -

20:0

0

19:3

0 -

20:3

0

20:0

0 -

21:0

0

20:3

0 -

21:3

0

21:0

0 -

22:0

0

21:3

0 -

22:3

0

22:0

0 -

23:0

0

22:3

0 -

23:3

0

23:0

0 -

24:0

0

Perodo

Aumviles Buses Camiones Equivalentes


1. Distribucin por tipo de vehculo


Futuro Tnel de Aburr Oriente

TUNEL

SANTA ELENA_RIO

JUAN DEL CORRALTABLAZO

ZONA FRANCA

Peaje Variante Las Palmas

Peaje Las PalmasPeaje Env igado

Peaje Guarne

Peaje Santa Elena

SABANETA

ITAGUI

ENVIGADO

ESTRELLA

BELLO

MN

GUARNE

MARINILLA

RIONEGRO

RETIRO

CARMEN

AMERICA

BELEN_MED

CONQUISTADORES

LAURELES ESTADIO

SIMON BOLIVAR

SAN JAVIER

CALAZANS

FATIMA

GUAYABALPILARICA

SAN ANTONIO DE PRADO

ROBLEDO

CARLOS E

CASTILLA

BOYACA

BRISAS

CARIBE

SANTO DOMINGO

SANTA CRUZ

POPULAR

CAMPO VALDES

ARANJUEZ

CENTRO_MED

BUENOS AIRES

PRADO

VILLA HERMOSA

SALVADOR

SANTA ELENA_MED

SAN CRISTOBAL

ZAMORA

AEROPUERTO

ALTO SIERRA

LOMA BALSOS

BELEN

COLPAPEL

CUATRO ESQUINAS

HIPODROMO

LA MOSCA

LLANOGRANDE

PALMAS_MED

PALMAS_RIO

PIEDRAS BLANCAS

SAJONIA

SAN ANTONIO

SANTA ELENA_POB

SAN ISIDRO

TESORO

OVIEDO

MANILA

ZUIGA

LAS LOMAS

LA 10

EXITO

CASTROPOLTRANS INFERIOR

N


1. Proyecciones de trnsito

Pronstico de trnsito normal Pronstico de trnsito atrado Pronstico de trnsito generado Pronstico de trnsito consolidado

2. Modelo de asignacin


BASE NETWORK

00-01-17 23: 42

MODULE: 2. 13

I NECO. . . . .. UWM

EMME/ 2 PROJECT: CONEXI ON VI AL ABURRA ORI ENTE

SCENARI O : 999 At r i but os basi cos de l a red vi al

WI NDOW T:

-877/ -22180

40257/ 8670. 92

LI NKS: ! t ype=99

@col or

COL-I ND:

PROYECCIN DEL TRNSITO PROMEDIO DIARIO

SECTOR CALARC - CAJAMARCA

-

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 2021 2023 2025 2027 2029

AO

TR

N

SIT

O P

RO

ME

DIO

DIA

RIO

[V

ehc

ulo

s por

da

]

PROYECCIN PESIMISTA PROYECCIN OPTIMISTA

TUNEL LA LINEA ESTUDIOS Y DISEOS

ESTUDIO DE TRANSITO

OFERTA Y DEMANDA DE TRNSITO PARA UN TNEL BIDIRECCIONAL

-

500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

20

00

20

05

20

10

20

15

20

20

20

25

20

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20

35

20

40

20

45

20

50

20

55

20

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20

65

20

70

20

75

20

80

20

85

20

90

20

95

21

00

21

05

21

10

21

15

21

20

21

25

21

30

21

35

21

40

21

45

21

50

21

55

21

60

21

65

21

70

21

75

21

80

21

85

21

90

21

95

22

00

AO

VO

LU

ME

N H

OR

AR

IO E

N A

MB

OS

SE

NT

IDO

S

HIP TESIS OP TIMISTA HIP TESIS P ESIMISTA CAP ACIDAD SECCIN 1 CAP ACIDAD SECCIN 2

2 . 2 8 1 v p h

1 . 2 0 3 v p h

A O

2 17 4

A O

2 0 9 4

A O

2 0 7 6

A O

2 0 4 4

TUNEL LA LINEA ESTUDIOS Y DISEOS

ESTUDIO DE TRANSITO

OFERTA Y DEMANDA DE TRNSITO PARA LA OPERACIN PARA DOS TNELES

UNIDIRECCIONALES

-

500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

20

00

20

10

20

20

20

30

20

40

20

50

20

60

20

70

20

80

20

90

21

00

21

10

21

20

21

30

21

40

21

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21

60

21

70

21

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21

90

22

00

22

10

22

20

22

30

22

40

22

50

22

60

22

70

22

80

22

90

23

00

23

10

23

20

23

30

23

40

23

50

23

60

23

70

23

80

23

90

24

00

24

10

24

20

24

30

24

40

24

50

24

60

24

70

24

80

24

90

25

00

25

10

25

20

AO

VO

LU

ME

N H

OR

AR

IO P

OR

SE

NT

IDO

HIP TESIS OP TIMISTA HIP TESIS P ESIMISTA CAP ACIDAD SECCIONES 3 Y 5 CAP ACIDAD SECCIONES 4 Y 6

2 . 9 4 5 v ph

3 . 1 0 0 v ph

AO

2 2 7 7

AO

2 2 6 2

A

O

2

5

2

5

AO

2 5 0 0


1. Caractersticas especiales para tneles viales

Encuestas sobre origen y destino Tipo de combustible Tipo de vehculo, pas y ao de fabricacin Marca del automotor y peso total de los

vehculos.

Medicin de las emisiones de los vehculos potenciales usuarios del tnel

Disminucin de estas emisiones entre la fecha de entrada en operacin del proyecto y 10 aos

mas

ESTUDIOS TOPOGRAFICOS

Para la elaboracin de los diseos y construccin

de tneles se requiere de un buen nivel de detalle

y exactitud en la informacin topogrfica.

Los estudios topogrficos se realizan en todas

las etapas desde las actividades de diseo conceptual,

preliminar, para licitacin, final para construccin

del proyecto


En las etapas de diseo conceptual y preliminar

factibilidad normalmente se elaboran planos sobre

informacin de restituciones a escalas entre 1:10.000 y

1:2.000 para los planos de diseo final en topografa

de detalle en escalas de 1:1.000 a 1:200.

Se recomienda que para la etapa de estudios

geolgicos preliminares se usen planos topogrficos

en escala 1:25.000 a 1:10.000 y para los estudios

geolgicos finales la interpretacin se realice en

escalas de 1:5.000 a 1:1.000 segn la importancia del

proyecto.

LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO IMAGENES SATELITALES (Google Earth)

FOTOGRAFIAS AEREAS ESCALA 1:50.000

FOTOGRAFIAS AEREAS ESCALA 1:20.000

AEROFOTOGRAFIA DE BAJA ALTURA ESCALA 1:5.000

RESTITUCION AEROFOTOGRAMETRICA ESCALAS 1:5.000 Y 1:1.000

TOPOGRAFIA LASER (LIDAR)

CONTROL CON TOPOGRAFIA DE CAMPO

MODELO DIGITAL DEL TERRENO (DTM)

DEFINICION DE PORTALES

DEFINICION DEL ALINEAMIENTO

DEFINICION DE LA (S) PENDIENTE (S)


DTM (DIGITAL TERRAIN MODEL)

DISEO OPTIMO DEL TRAZADO

1. PLANTA

Diseo de las vas de acceso Diseo de acceso interno a portales (L=4.17 V) Radios mnimos Tramos rectos mximos (1 a 4 km) Condiciones geolgicas y geotcnicas Sistema de ventilacin

2. PERFIL (PENDIENTE)

Pendiente mnima (0.2% 0.4%) Pendiente mxima,(2% - 4%)

(longitud, tipo de vehculos, volumen de trfico)

Pendiente variable Radios verticales mnimos (1500 3000 m)

53

TUNEL DE ORIENTE PLANTA Y PERFIL

54

TUNEL DE BUENAVISTA (4.520 M)

TUNEL SAN GOTTARD (16.9 KM)

TUNEL LAERDAL (24.5 KM)

TUNELES EL TRIGO (2.200 M)

TUNELES LA CUMBRE (980 M)

DISEO OPTIMO DE TRAZADO

3. VIAS DE ACCESO

4. VISIBILIDAD

5. ILUMINACION DE FONDO, ATENUACION

DE LUMINANCIA NATURAL

63

TUNEL DE ORIENTE ACCESO A PORTALES

Tnel de San Jernimo

Excavacin Portal Oriental

Tnel de San Jernimo

Plazoleta portal occidental

Tnel de Boquern

Tneles Bogot - Villavicencio

Tneles El Salvador

DISEO OPTIMO DE LA

SECCION TRANSVERSAL

1. ANCHO DE CALZADA

2. GLIBO

3. ANDENES

4. ESPACIO PARA SEALIZACIN

5. ESPACIO PARA ILUMINACIN

6. ESPACIO PARA VENTILACIN

7. SECCIN EN NICHOS DE PARQUEO

8. CAVERNAS

9. GALERAS

10.TNEL DE RESCATE

DISEO OPTIMO DE LA

SECCION TRANSVERSAL

EL DISEO DE UNA SECCIN TRANSVERSAL

OPTIMA DEPENDE DE:

1. SISTEMA CONSTRUCTIVO

2. VOLUMENES Y TIPO DE TRAFICO

3. VELOCIDAD DE DISEO

4. DISTANCIA DE FRENADO

5. ESPACIO PARA EQUIPAMIENTO DEL TUNEL

6. COSTO DE LAS FACILIDADES

7. MANEJO DE TRAFICO EN CASO DE ACCIDENTE

8. NORMAS LOCALES

9. CONDICIONES FINANCIERAS

DISEO OPTIMO DE LA

SECCION TRANSVERSAL 1. ANCHO DE CALZADA

Tneles interurbanos Unidireccionales: 7.20 m, 7.80 m, 8.30 m Bidireccionales: 7.60 m, 8.20 m, 9.00 m

Tneles urbanos Unidireccionales: 7.60 m, 8.50 m, 9.50 m

2. GLIBO

4.75 m (Espaa), 5.0 m (Rusia) 4.70 m (Austria, Suiza) 4.60 M (Colombia)

3. ANDENES

> 1.50 para peatones 0.75 de emergencia, 1.0 m a 1.0 m de altura

Tnel de Oriente Seccin tpica

Tnel de San Jernimo Seccin tpica

Tnel de Oriente Detalle de Andenes

Tnel de San Jernimo Detalle de Andenes

86

TUNEL DE BUENAVISTA

87

TUNEL DE BOQUERON

R=

5.3

8

ARCO METLICO

2945'16"

4.00

Bombeo

TIPO TH-21

TUBERIA PRINCIPAL DE

DRENAJE EN FIBROCEMENTO

2%3%3%

R=5.380.25

-1.220

+0.000

4.00

+2.150

L=4.00, SL=2.00

PERNOS 1" EN ROCA

ELECTROSOLDADA

MALLA

e=0.40REVESTIMIENTO

CONCRETO DE

LNEA TERICA

DE EXCAVACINIMPERMEABILIZANTEMEMBRANA

Y GEOTEXTIL

+5.032

+7.530

C TNELL

NEUMTICOe=0.15

CONCRETO

88

TUNEL DE BOQUERON

89

TUNEL DE LA POLVORA (CHILE)

90


91


DIMENSIONES DE LA CALZADA EN TNELES

SECCION TRANSVERSAL GALERAS

DISEO OPTIMO DE LA

SECCION TRANSVERSAL

1. SECCION EN NICHOS DE PARQUEO

Cada 800 1000 m 25 a 40 m de longitud 3.0 m de ancho Enfrentados o alternados?

2. Nichos de seguridad (cada 200 250 m) 3. Nichos contra incendio (cada 100 150 m) 4. Nichos elctricos

5. CAVERNAS

Ventilacin Retorno

Tnel de Oriente Nicho de parqueo

TUNEL DE BOQUERON NICHO DE PARQUEO

DISEO OPTIMO DE LA

SECCION TRANSVERSAL

1. CAVERNAS

Ventilacin Retorno

2. GALERIAS PEATONALES (cada 250 500 m) Seccin mnima de 1.40 X 2.60 m

3. GALERIAS VEHICULARES

Seccin mnima segn vehculos 4. GALERIA O TUNEL DE EMERGENCIA

Seccin mnima para usuarios y/o vehculos de rescate

SECCIONES TRANSVERSALES GALERAS

Tnel de emergencia (San Gottard)

Portal Airolo - Tnel San Gottard

Portal Occidental

Tnel de Laerdal

El diseo ptimo de los tneles se define

para la seguridad de sus usuarios

Hctor Salazar Bonilla

Ingeniero Civil, M.Sc.,

Ph.D. en tneles

[email protected]

321-4294550

www.geoandina.net

2_tuneles_general2011

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