Criterio de Hoek & Brown
El criterio de Hoek & Brown es una metodologa que
originalmente se utiliza para la evaluacin de macizos rocosos
competentes que ha sido modificada para macizos rocosos alterados
introduciendo las variables que reducen la resistencia de mismo,
tales como: grado de intemperismo, presencia de discontinuidades,
presencia de agua, etc. El criterio de Hoek & Brown puede y es
ms conveniente ser descrito por esfuerzos de corte y esfuerzos
normales en el espacio del crculo de Mohr, para poder describir a
partir de la tangente y la ordenada al origen el ngulo de friccin y
la cohesin, respectivamente.El criterio de Mohr permite calcular
los esfuerzos normales y de corte a partir de los esfuerzos
principales. La rotura de un macizo rocoso inicia cuando los
esfuerzos inducidos por una excavacin o fenmeno de tensin o
compresin superan el valor de resistencia c. Puede ocurrir que en
un tiempo geolgico relativamente corto se equilibren (Regla de
Heim).Para el criterio Mohr- coulomb es necesario determinar los
ngulos de friccin y las resistencias cohesivas para cada macizo
rocoso e intervalo de esfuerzos. Ajustando la relacin lineal media
a la curva generada a partir de la ecuacin.La resistencia a
compresin uniaxial del macizo rocoso c est dada por la ecuacin. La
rotura se inicia en el contorno de una excavacin cuando los
esfuerzos introducidos en dicho contorno exceden el valor c. La
rotura se propaga desde este punto inicial formando un campo de
esfuerzos biaxial en rotura y eventualmente se estabiliza cuando la
relacin de esfuerzos de resistencia local, definida por la ecuacin.
Hoek y Brown propusieron que sta podra estimarse a partir de la
relacin de Mohr-Coulomb:
Un parmetro importante para relacionar los criterios de Mohr
Coulomb y el criterio de Hoek Brown es el lmite superior del
esfuerzo de confinamiento que ha sido analizado para dos casos
particulares tneles y taludes. En el primer caso si el estado de
esfuerzos es grande se utiliza una solucin elasto-plsticas que
incorpora ambos criterios generando cientos de resultados que
forman las curvas caractersticas equivalentes de donde se obtiene
el valor , si el tnel es somero se pueden realizar estudios
numricos comparativos de la extincin de rotura y la magnitud de la
superficie de subsidencia.
Figura 1. Relacin para el clculo de en los parmetros de
Hoek-Brown y Mohr-Coulomb para el caso de tneles (Hoek et al,
2002)
Si el macizo rocoso in situ es considerado inalterado al aplicar
el criterio de rotura de Hoek Brown es evidente que los resultados
de resistencia del macizo rocoso estarn sobre valorados con
respecto a los reales, esto tiene gran importancia al realizar un
diseo, debido a que si no se considera el dao causado durante la
realizacin de la excavacin podramos cometer el error de asignar a
la roca una resistente mayor de la que en realidad presenta y
elevar nuestro factor de seguridad, lo que en un futuro podra
causar problemas en el diseo. Por esta razn dentro de este criterio
es importante tener en cuenta los daos causados por voladura y de
qu forma se alterara la relacin de esfuerzos al retirar el
recubrimiento. A partir de la recopilacin de diversos estudios
realizados sobre la magnitud del dao as como los factores que
influyen se realiz en este artculo una clasificacin cuantitativa
del dao causado en funcin del tipo de proceso de excavacin;
procesos de excavacin que causan minimo dao a la roca como son
excelente calidad de voladura o excavacin con tuneladora, TBM y
excavacin mecnica o manual con alteracin mnima se encuentran en un
rango de valores de D de 0 a 0.5; para voladuras de muy mala
calidad pero en roca competente o pequeas voladuras en taludes de
ingeniera civil provocan un dao de D entre 0.7 a 0.8.
Es importante mencionar que estos datos son nicamente guas ya
que depende mucho de la experiencia del ingeniero que caracterice
al macizo rocoso y de las pruebas que se realicen ya sean de campo
o de laboratorio, otro autor que considera el dao causado por
voladura y sobre todo la aplicacin que tienen en cuanto a la
integracin de datos de pruebas y estimaciones empricas es Palmstrom
2001 Comparisons between in situ tests and indirect estimates.
Comentarios
Los criterios de rotura son expresiones matemticas que
representanmodelos quepermiten estimar la resistencia del material
en base a los esfuerzos aplicados y a suspropiedades resistentes, y
predecir cuando ocurre la rotura. Los criterios de rotura
constituyen la base de los mtodos empricos y permiten evaluarla
resistencia de los macizos a partir de losesfuerzos actuantes y de
las propiedades resistentes del material rocoso El criterio de
rotura de Hoek-Brown, fue desarrollado para estimar laresistencia
triaxial de losmacizos rocosos competentes,para el diseo de
excavaciones subterrneas. Posteriormente fueaplicado para el clculo
de las propiedades de un macizo rocoso. Este trabajo da explicacin
de la secuencia de clculos propuesta para analizar el criterio de
rotura de Hoek-Brown, as como a la obtencin de los parmetros
resistentes del criterio de Mohr-Coulomb a partir de la envolvente
de rotura del criterio de Hoek-Brown.
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