La modelización del avance de una o varias TBM en PLAXIS 3D es un proceso que se ve claramente mejorado con el uso de rutinas Python que parametricen el diseño. No solo por la evidente mejora en rapidez: la consistencia en la generación de modelos, la reducción del error humano ante tareas repetitivas, la posibilidad de lanzarlos en serie e incluso la automatización de la extracción y graficado de resultados permite un mayor aprovechamiento del tiempo del ingeniero en labores de anáisis y diseño. Por ejemplo, se pueden dejar generando y resolviendo una serie de modelos fuera de las horas de trabajo para luego analizar los asientos superficiales y la validez de la presión de frente en horario laboral.
Existen diversos métodos para modelizar el avance de una TBM en un modelo de elementos finitos 3D: depende del objetivo del análisis, de la precisión deseada o del tiempo disponible entre otros condicionantes. Se puede ir hacia modelos mas simples o mas complejos.
La herramienta que hemos desarrollado en Revellín Consultoría buscar servir de base genérica para adaptarse a las necesidades de cada cliente, permitiendonos una actualización rapida al proyecto concreto que se nos presente.
De forma similar al funcionamiento de otros de nuestros scripts Python para PLAXIS, partimos de un archivo Excel independiente donde se definen todos los materiales del proyecto. Un mismo archivo de materiales puede usarse para lanzar modelos distintos. Funciona como una base de datos.
A continuación, en otro archivo Excel, definimos los estratos del terreno y las distintas propiedades que definirán el avance de las TBMs: características del escudo como longitud o presión de frente entre otras, de los anillos y de las juntas. A partir de ahi, las fases de avance se generan de forma automática.
Con todo esto ya podríamos estudiar, por ejemplo, el desplazamiento del terreno en las cercanías, el efecto de la presión de frente o calibrar modelos 2D o 3D simplificados.
Dado que se trata de una herramienta propia, es fácilmente adaptable a cada proyecto:
- Podemos integrarla antes o después de la creación de otras estructuras en PLAXIS para generar un estudio en detalle de afecciones.
- Podemos usar distintos métodos para controlar la interacción de la TBM (escudo) con el suelo: control for fuerzas, for desplazamientos impuestos o por el comando «surface contraction» de PLAXIS.
- Podemos añadir nuevos inputs para generar refuerzos internos en determinadas secciones del trazado.
Este último punto se ha aplicado con éxito en un proyecto internacional reciente: a la generación del avance de TBMs se la añade la generación de un refuerzo interno basado el vigas circunferenciales, vigas transversales y refuerzos de opening. Todo ello generado automáticamente en el modelo, en la longitud deseada y con las propiedades indicadas previamente en una pequeña tabla de Excel.
Esta misma metodología se puede emplear para programar el avance de túneles SCL o NATM.
En Revellín Consultoría adaptamos nuestras rutinas Python a las necesidades de cada cliente. Contacte con nosotros y estudiaremos sin compromiso como aplicar estos procedimientos a sus proyectos de túneles.
Nota: el archivo PLAXIS 3D procede de uno de los contratos de Operador de PLAXIS 3D suscritos por Revellín Consultoría en el que se operó con la licencia de software del cliente. Las imagenes se han obtenido posteriormente con la herramienta gratuita PLAXIS OUTPUT VIEWER.