ES2254581T3 - Perfil de obturacion para segmentos de tunel. - Google Patents
Perfil de obturacion para segmentos de tunel.Info
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Abstract
Perfil de obturación de elastómero en forma de cordón para un segmento de túnel, que presenta una ranura periférica de alojamiento, con un lado (6) de base, un lado trasero (7), cuya anchura b es menor que la anchura B del lado (6) de base, y lados (8) de flanco que unen el lado (6) de base con el lado trasero (7), caracterizado porque en una zona, situada entre el lado (6) de base y el lado trasero (7), está configurado al menos un travesaño (10) continuo que sobresale en los lados opuestos (8) de flanco del cuerpo básico (5) del perfil de obturación y forma brazos en voladizo (9), situados a ambos lados, para el apoyo en el flanco adyacente (4) de ranura en cada caso de la ranura (1) de alojamiento, y porque junto a los lados (8) de flanco del perfil de obturación, en el cuerpo básico (5) del perfil de obturación, están dispuestos labios laterales (30, 31) de obturación que discurren de manera continua a la dirección longitudinal del perfil y que colindan en cada caso con la zona del ángulo (19, 20) entre el lado (6) de base y el respectivo lado (8) de flanco del perfil de obturación, que parten de manera preferente directamente en este ángulo (19, 20) del lado (8) de flanco del perfil de obturación y que están compuestos de un material hinchable por agua, y porque partiendo de las zonas de los ángulos (22, 23) entre el lado trasero (7) y los lados (8) de flanco están previstas dos almas (24, 25) que se extienden mutuamente y que configuran junto con un alma (26), que forma el lado trasero, una estructura triangular y partiendo de la punta, formada mediante ambas almas (24, 25), que se extienden mutuamente, de esta estructura triangular está prevista un alma (27) que discurre respecto al lado (6) de base del perfil de obturación, formándose así en total una estructura en Y.
Description
Perfil de obturación para segmentos de túnel.
La invención se refiere a un perfil de obturación
de elastómero en forma de cordón para un segmento de túnel que
presenta una ranura periférica de alojamiento, con un lado de base,
un lado trasero, cuya anchura es menor que la anchura del lado de
base, y lados de flanco que unen el lado de base con el lado
trasero.
Los perfiles de obturación para obturar las
hendiduras entre segmentos de túnel se conocen, por ejemplo, de los
documentos DE3526063A1, DE3720919A1, DE4026076A1, DE4103089A1,
DE19603188A1, CH679510A5, EP306581A1 y EP522912A1. Para obturar
segmentos de túnel con ranuras periféricas de alojamiento se
configuran normalmente cuatro perfiles de obturación mediante
ángulos correspondientes de bastidor hasta formar un bastidor de
obturación dispuesto en la ranura periférica de alojamiento del
segmento de túnel. Estos segmentos de túnel o dovelas, provistos de
perfiles de obturación en sus ranuras periféricas de alojamiento,
se ensamblan en forma de anillos que se ensamblan, a su vez, en
forma de tubos completos de túnel, según se describe, por ejemplo,
en el documento DE19603188A1. Los perfiles de obturación,
dispuestos en ranuras opuestas de alojamiento en las superficies
laterales adyacentes de dos segmentos de túnel, se encuentran, por
tanto, unidos entre sí por sus lados traseros y se comprimen más o
menos por completo. Mediante fuerzas elásticas de retroceso
correspondientes se producen tensiones que obturan los segmentos
entre sí, con lo que se debe lograr a largo plazo una obturación
contra la presión del agua, presente en el suelo o procedente de
las grietas.
Por lo general, la presión del agua, contra la
que se ha de garantizar una obturación segura, se encuentra en el
intervalo de 1 a 4 bares. En el caso del túnel del Canal de la
Mancha, esta presión se encuentra en el intervalo de 10 bares. Son
concebibles y están planificados otros proyectos de túneles, en los
que esta presión es básicamente más alta, por ejemplo, de 30 bares.
Asimismo, se debe lograr una obturación segura también en el caso de
anchuras de hendidura relativamente grandes entre los segmentos de
túnel. Se puede producir, además, una hendidura posterior debido a
una deformación por ovalización de los tubos de túnel originalmente
circulares.
Del documento DE3526063A1 se conoce un perfil de
obturación con dos canales dispuestos de manera desplazada en dos
hileras que es demasiado blando para altas presiones de agua. El
perfil de obturación, conocido a partir del documento DE3720919A1,
es relativamente plano en su altura de construcción, por lo que no
está en condiciones de crear una obturación contra altas presiones
de agua en caso de hendiduras más grandes. Los elementos de
obturación, según el documento DE4026076A1, se desplazan como
resultado de la presión del agua que incide por los laterales,
eliminándose así la acción de obturación, prevista originalmente, de
la base extensible. Del documento DE4103089 se conoce un perfil de
obturación con canales dispuestos uno sobre otro en dos hileras,
estando configuradas almas continuas en dirección vertical y
transversal. En caso de una compresión sin un desplazamiento
lateral de las ranuras opuestas de alojamiento, estos perfiles de
obturación se deforman de manera tal, que se tuercen internamente y
provocan un desplazamiento lateral de los segmentos de túnel entre
sí. Del documento CH679510A5 se conoce, además, un perfil de
obturación con una disposición de canal de una hilera que no
permite, debido a su construcción relativamente plana, ninguna
obturación contra altas presiones de agua en caso de anchuras más
grandes de hendidura. Todos estos elementos de obturación tienen en
común que en caso de originarse posteriormente una hendidura entre
los segmentos de túnel, aunque sea milimétrica, experimentan una
pérdida considerable de su capacidad de obturación, ya que debido al
comportamiento de histéresis del perfil elastomérico de compresión,
la fuerza interna de retroceso en la descarga es claramente menor
que en la carga.
Del documento DE19603188A1 se conoce también un
perfil de obturación que presenta en la zona trasera una
entalladura en forma de ranura, en la que también se puede fijar un
inserto en forma de banda, compuesto de un material hinchable por
agua. Si en caso de disminuir la capacidad de obturación penetra el
agua en este inserto, el material hinchable por agua aumenta su
volumen, originándose así tensiones adicionales de obturación.
Se conocen elementos de obturación a partir de
materiales de obturación hinchables por agua para obras civiles,
obras de caminos, canales y puertos y obras de ingeniería que se
usan para obturar juntas y compensar modificaciones en las
dimensiones de elementos constructivos. Estos materiales hinchables
por agua están descritos, por ejemplo, en el documento WO99/35208,
en los documentos mencionados aquí, en el documento EP0692584B1 y
en los documentos mencionados al respecto en este último.
Se conoce, además, mediante preuso un elemento de
obturación coextrusionado que presenta en su zona posterior una
capa coextrusionada hinchable por agua. Este elemento de obturación
presenta una disposición de canal de una hilera y tiene una
estructura similar al elemento de obturación, conocido a partir del
documento CH679510A5.
Estos perfiles convencionales de obturación a
partir de un material hinchable por agua no están en condiciones de
cumplir los requerimientos relacionados con presiones muy altas de
agua. Asimismo, en la práctica a pie de obra resulta demasiado
costosa la fijación del inserto, fabricado de material hinchable
por agua, del perfil de obturación, según el documento
DE19603188A1.
El objetivo de la invención es crear un perfil de
obturación de elastómero en forma de cordón del tipo mencionado al
principio, mediante el que sea posible una obturación segura y
permanente contra presiones muy altas de agua. Según la invención,
esto se logra mediante un perfil de obturación con las
características de las reivindicación 1.
Mediante el travesaño continuo con los brazos
laterales en voladizo, el perfil de obturación se puede apoyar en
caso de una presión de agua, incidente por el lateral, en el flanco
opuesto de la ranura y se desplaza lateralmente sólo de manera
mínima. Los brazos en voladizo están dispuestos ventajosamente en
un cuerpo básico, básicamente trapezoidal, del perfil de
obturación. En esta forma trapezoidal, inversa respecto a la ranura
de alojamiento, el perfil de obturación puede estar configurado de
modo que el perfil se pueda desaparecer por completo en la ranura y
las fuerzas de retroceso se mantengan dentro de límites aceptables.
Las magnitudes máximas de las fuerzas de retroceso no deben ser
demasiado altas para no dejar, por ejemplo, que los bordes de la
ranura de los segmentos de túnel no se separen. La superficie total
de la sección transversal del perfil de obturación puede estar
aquí, por ejemplo, en el intervalo de aproximadamente 90% (+/-5%)
de la superficie de la sección transversal de la ranura de
alojamiento.
La expresión "básicamente trapezoidal" se
debe referir en el marco de este documento también a aquellos
cuerpos (vistos en corte transversal), en los que los lados, que
unen ambos lados paralelos, presentan ángulos diferentes de
inclinación, por ejemplo, por encima o por debajo de los brazos
laterales en voladizo.
El labio de obturación, situado por el lado del
agua, de los labios de obturación, que parten en la zona de los
ángulos entre el lado de base y el lado respectivo de flanco del
perfil de obturación, se comprime mediante la presión de agua
existente contra el flanco de la ranura y se cierra
automáticamente. En presencia de agua, se genera, como resultado de
la configuración a partir de un material hinchable por agua, una
presión adicional de obturación al ampliarse el volumen del labio
de obturación. De esta forma, el labio de obturación se presiona
contra la pared de la ranura, por una parte, y el lado de flanco
del perfil de obturación, por la otra parte, y se cierra
eficazmente. Estos labios de obturación pueden estar compuestos
ventajosamente de un material más blando que el del cuerpo básico
del perfil de obturación, de modo que estos labios de obturación se
pueden adaptar muy bien a las irregularidades de la superficie de
hormigón.
Mediante la configuración, según la invención,
que comprende una estructura en forma de Y de almas internas, se
pueden conducir altas fuerzas de retroceso al centro de la ranura.
En una forma ventajosa de realización de la invención está previsto
en este sentido que estén previstas al menos dos hileras de
canales, repartidas a todo lo ancho del perfil de obturación.
Es ventajoso, además, si el lado de base del
perfil de obturación está configurado como superficie cerrada de
soporte, es decir, sin ranuras que parten de la superficie de
soporte y llegan hasta el interior del elemento de base. La
superficie de soporte está configurada así básicamente de forma
plana. Una superficie de soporte completa del perfil de obturación
permite una adhesión excelente del perfil a la ranura,
contribuyendo una vez más a la estabilidad del elemento de
obturación configurado.
En una configuración conveniente de la invención
puede estar previsto también que en el alma, que forma el lado
trasero del perfil, esté dispuesto un inserto coextrusionado de un
material hinchable por agua. En presencia de agua, especialmente
debido a una pérdida de fuerza del elemento de obturación por
compresión en caso de crearse una hendidura, se amplía el volumen
del inserto, generándose así una tensión adicional de presión que
compensa o sobrecompensa la pérdida de fuerza del elemento de
obturación por compresión.
A continuación se explican otras ventajas y otros
detalles de la invención con ayuda del dibujo adjunto.
Muestran:
Fig. 1 una representación esquemática en corte de
dos ranuras opuestas de alojamiento, colocadas en superficies
laterales de segmentos de túnel y
Fig. 2 una sección transversal de un ejemplo de
realización de un perfil de obturación, según la invención.
En la figura 1 están representadas
esquemáticamente dos ranuras 1 de alojamiento opuestas en segmentos
adyacentes 2 de túnel. Cada segmento 2 de túnel tiene en sus
superficies laterales una ranura periférica 1 de alojamiento, en
los que se han de insertar los perfiles de obturación. Las ranuras
poseen una base 3 de ranura y flancos 4 de ranura. Entre los
segmentos 2 de túnel hay una hendidura con la anchura a que se ha de
obturar mediante los perfiles de obturación insertados en las
ranuras. Los centros de ranura de las ranuras opuestas de
alojamiento pueden presentar un cierto desplazamiento lateral
d.
El ejemplo de realización, representado en la
figura 2 en corte transversal, de un perfil de obturación, según la
invención, está representado en su estado distendido y la ranura de
alojamiento, en la que se ha de insertar, está indicada mediante
una línea discontinua. El perfil de obturación de elastómero en
forma de cordón comprende un lado 6 de base, un lado trasero 7,
cuya anchura b es menor que la anchura B del lado 6 de base. El lado
de base y el lado trasero se unen mediante lados 8 de flanco.
El perfil de obturación presenta, visto en corte
transversal, un cuerpo básico 5 en forma de trapecio isósceles,
cuyos lados paralelos se forman mediante el lado de base y el lado
trasero del perfil de obturación. El cuerpo básico 5 es atravesado
por un travesaño 10 que sobresale en los lados 8 opuestos de flanco
del perfil de obturación del cuerpo básico 5. Por tanto, en los
lados del cuerpo básico trapezoidal se crean brazos laterales en
voladizo 9 que discurren de manera continua en la dirección
longitudinal del perfil (sería concebible y posible un desarrollo
interrumpido en la dirección longitudinal del perfil). Los lados
imaginarios del cuerpo básico trapezoidal están indicados con
líneas discontinuas en la zona de los brazos en voladizo 9. Estos
brazos en voladizo 9 están configurados en forma de una pieza con
el cuerpo básico 5 y se componen del mismo material que el cuerpo
básico. Los brazos en voladizo 9 se encuentran en una zona de los
lados de flanco que está separada tanto del lado de base como del
lado trasero. Sería concebible y posible una configuración
coextrusionada de estos brazos en voladizo 9, pudiendo ser los
brazos en voladizo 9 de un material de otra dureza al igual que el
cuerpo básico.
Los brazos en voladizo 9, vistos en corte
transversal, forman en cada caso un ángulo menor que 30º con el
lado 6 de base del perfil de obturación y están inclinados
ligeramente hacia abajo de manera ventajosa, de modo que se
encuentran más o menos en ángulo recto con el flanco 4 adyacente de
ranura. La sección, situada dentro del cuerpo básico 5, del
travesaño 10, discurre aproximadamente en paralelo respecto al lado
6 de base del perfil de obturación. Los brazos en voladizo 9, que
sobresalen lateralmente del cuerpo básico 5, se encuentran adosados
con sus extremos libres a los flancos 4 de ranura.
En el perfil de obturación están previstos
canales repartidos en cada caso por encima y por debajo del
travesaño 10 a todo lo ancho del perfil de obturación. Por encima
del travesaño 10 está dispuesta una hilera de tres canales 11, 12,
13 triangulares en corte transversal. Por debajo del travesaño está
dispuesta una hilera de canales 14-17 contiguos al
lado de base en forma de ranuras cerradas en cada caso por una
pared 18. Los puntos máximos de estas ranuras cerradas forman un
arco imaginario en forma de parábola, cuyo punto máximo se
encuentra en el centro del perfil y que corta los ángulos 19, 20
entre el lado 6 de base y los lados adyacentes 8 de flanco. Entre
ambos canales laterales 14 y 17 y el travesaño 10 están dispuestos
también canales 28, 29 circulares en corte transversal.
Partiendo de las zonas de los ángulos 22, 23
entre el lado trasero 7 y los lados 8 de flanco están previstas dos
almas 24, 25 que se extienden mutuamente y que forman junto con el
alma 26, que crea el lado trasero, una estructura triangular.
Partiendo de la punta, formada por las dos almas que se extienden
mutuamente, de esta estructura triangular, está prevista un alma 27
que discurre respecto al lado de base 6 del perfil de obturación y
verticalmente a éste, formándose así en total una estructura en Y.
El nudo de esta estructura en Y se encuentra en la zona del
travesaño 10. En la zona del nudo de esta estructura en Y se
encuentra, además, el punto máximo del arco parabólico que une los
puntos máximos de los canales 14-17 en forma de
ranuras.
Mediante la estructura trapezoidal del cuerpo
básico 5 en unión con la estructura en Y, formada por las almas 24,
25, 27, tiene lugar una concentración de las fuerzas de retroceso
en el centro de la ranura y en los ángulos de la ranura situados en
la zona de los ángulos 19, 20.
En el alma 26, que forma el lado trasero del
perfil de obturación, está previsto un inserto 21 coextrusionado de
un material hinchable por agua. Este inserto está compuesto
ventajosamente de una mezcla de elastómero de 30 a 65 Shore A. El
cuerpo básico 5 y los brazos en voladizo 9 están compuestos de EPDM
con 65 a 95 Shore A.
En los lados 8 de flanco del cuerpo básico 5
están dispuestos también labios laterales 30, 31 que discurren de
manera continua en la dirección longitudinal del perfil de
obturación y que colindan con las zonas de los ángulos 19, 20 entre
el lado 6 de base y el respectivo lado 8 de flanco. En el ejemplo
de realización mostrado, estos labios 30, 31 de obturación parten
directamente en estos ángulos 19, 20 de los lados 8 de flanco del
perfil de obturación. En estado distendido, los labios 30, 31 de
obturación sobresalen lateralmente hacia fuera de los flancos 4 de
ranura. Los labios 30, 31 de obturación están compuestos
preferentemente de un material hinchable por agua y se configuran
mediante coextrusión. A tal efecto, está prevista ventajosamente
una mezcla de elastómero con una dureza en el intervalo de entre 30
y 50 Shore A.
Los valores indicados en Shore A coinciden
prácticamente con los valores medidos conforme al sistema IRHD,
según la norma ISO 48.
Este tipo de perfil de obturación permite una
obturación contra presiones muy altas de agua. Mediante la
configuración coextrusionada con un material hinchable por agua en
cada caso para el inserto 21 y los labios 30, 31 de obturación se
logra una seguridad adicional especialmente en caso de un aumento
de la anchura a de la hendidura entre los segmentos adyacentes de
túnel.
- 1
- Ranura de alojamiento
- 2
- Segmento de túnel
- 3
- Base de ranura
- 4
- Flanco de ranura
- 5
- Cuerpo básico
- 6
- Lado de base
- 7
- Lado trasero
- 8
- Lado de flanco
- 9
- Brazo en voladizo
- 10
- Travesaño
- 11
- Canal
- 12
- Canal
- 13
- Canal
- 14
- Canal
- 15
- Canal
- 16
- Canal
- 17
- Canal
- 18
- Pared
- 19
- Ángulo
- 20
- Ángulo
- 21
- Inserto
- 22
- Ángulo
- 23
- Ángulo
- 24
- Alma
- 25
- Alma
- 26
- Alma
- 27
- Alma
- 28
- Canal
- 29
- Canal
- 30
- Labio de obturación
- 31
- Labio de obturación
Claims (13)
1. Perfil de obturación de elastómero en forma
de cordón para un segmento de túnel, que presenta una ranura
periférica de alojamiento, con un lado (6) de base, un lado trasero
(7), cuya anchura b es menor que la anchura B del lado (6) de base,
y lados (8) de flanco que unen el lado (6) de base con el lado
trasero (7), caracterizado porque en una zona, situada entre
el lado (6) de base y el lado trasero (7), está configurado al
menos un travesaño (10) continuo que sobresale en los lados
opuestos (8) de flanco del cuerpo básico (5) del perfil de
obturación y forma brazos en voladizo (9), situados a ambos lados,
para el apoyo en el flanco adyacente (4) de ranura en cada caso de
la ranura (1) de alojamiento, y porque junto a los lados (8) de
flanco del perfil de obturación, en el cuerpo básico (5) del perfil
de obturación, están dispuestos labios laterales (30, 31) de
obturación que discurren de manera continua a la dirección
longitudinal del perfil y que colindan en cada caso con la zona del
ángulo (19, 20) entre el lado (6) de base y el respectivo lado (8)
de flanco del perfil de obturación, que parten de manera preferente
directamente en este ángulo (19, 20) del lado (8) de flanco del
perfil de obturación y que están compuestos de un material
hinchable por agua, y porque partiendo de las zonas de los ángulos
(22, 23) entre el lado trasero (7) y los lados (8) de flanco están
previstas dos almas (24, 25) que se extienden mutuamente y que
configuran junto con un alma (26), que forma el lado trasero, una
estructura triangular y partiendo de la punta, formada mediante
ambas almas (24, 25), que se extienden mutuamente, de esta
estructura triangular está prevista un alma (27) que discurre
respecto al lado (6) de base del perfil de obturación, formándose
así en total una estructura en Y.
2. Perfil de obturación según la reivindicación
1, caracterizado porque los brazos en voladizo (9), vistos
en corte transversal, forman en cada caso un ángulo menor que 30º
con el lado (6) de base del perfil de obturación y están
aproximadamente de manera ventajosa en ángulo recto con el flanco
adyacente (4) de ranura.
3. Perfil de obturación según la reivindicación
1 o la reivindicación 2, caracterizado porque la sección,
situada dentro del cuerpo básico (5) del perfil de obturación, del
travesaño (10) está configurada de manera continua en la dirección
del perfil de obturación y, vista en corte transversal, se
encuentra en paralelo preferentemente respecto al lado (6) de base
del perfil de obturación.
4. Perfil de obturación según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los brazos en
voladizo (9) discurren de manera continua en la dirección
longitudinal del perfil de obturación.
5. Perfil de obturación según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el cuerpo
básico (5) del perfil de obturación está configurado básicamente de
forma trapezoidal, preferentemente en forma de trapecio isósceles,
y los brazos en voladizo (9) están compuestos preferentemente del
mismo material que este cuerpo básico (5).
6. Perfil de obturación según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el lado (6) de
base está configurado como superficie cerrada de soporte.
7. Perfil de obturación según la reivindicación
6, caracterizado porque en la zona, contigua al lado (6) de
base, del perfil de obturación están dispuestos varios canales (14,
15, 16, 17), separados entre sí y configurados como ranuras,
cerradas mediante una pared (18) respecto al lado (6) de base,
cuyos puntos máximos se encuentran en un arco imaginario en forma
de parábola, cuyo punto máximo se encuentra en la zona del centro
del perfil y que discurre a través de la zona de los ángulos (19,
20) entre el lado (6) de base y los lados (8) de flanco.
8. Perfil de obturación según una de las
reivindicaciones 3 a 7, caracterizado porque están previstas
al menos dos hileras de canales (11-17, 28, 29)
repartidos a todo lo ancho del perfil de obturación, estando
prevista en la zona situada por encima y por debajo del travesaño
(10) en cada caso al menos una hilera de canales.
9. Perfil de obturación según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque en el alma
(26), que forma el lado trasero (7) del perfil de obturación, está
previsto un inserto (21) coextrusionado de un material hinchable
por agua.
10. Perfil de obturación según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque los labios (30,
31) de obturación están compuestos de un material más blando que el
del cuerpo básico (5) del perfil de obturación y están
coextrusionados con éste, presentando preferentemente una dureza en
el intervalo de entre 30 y 50 Shore A.
11. Perfil de obturación según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el cuerpo
básico (5) presenta una dureza en el intervalo de entre 65 y 95
Shore A y está compuesto de EPDM.
12. Perfil de obturación según una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el inserto
(21) está compuesto de una mezcla de elastómero con una dureza en
el intervalo de entre 30 y 65 Shore A.
13. Perfil de obturación según una de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque toda la
superficie de la sección transversal del perfil de obturación es de
85 a 95%, preferentemente de alrededor de 90%, respecto a la
superficie de la sección transversal de la ranura (1) de
alojamiento.
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