ANEXO1 MEMORIA CALCULO tapón

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1. NORMAS APLICABLES

Para los criterios, análisis, cálculos, diseños, procedimientos y especidicaciones se tomaran como referencia las siguientes Normas (teniendo como prioridad las Normas y Reglamentos Nacionales)

• Reglamento Nacional de Construcción.

• Guía para el Diseño de Tapones para el Cierre de Labores Mineras. • Norma Técnica Sismorresistente E-030

• Norma Técnica de Concreto E-060 • Norma Técnica de Suelos E-050

En todos los casos, se usan las normas correspondientes a su última versión vigente y teniendo siempre presente que las exigencias de la Norma se consideran mínimas, por lo que serán completadas si fuera necesario.

En el caso de las guías se debe tener presente las sugerencias de diseño y tecnologías que se indican, pero de ninguna manera impiden que el proponente formule propuestas alternativas.

2. CRITERIOS DE CIERRE

• Proteger las aberturas de la mina subterranéa del ingreso de flujos de cobertura debido a la falla de un pilar de corona. • Sellar las obras abandonadas para prevenir el ingreso de agua.

• Prevenir y/o remediar la generación de aguas ácidas.

• Prevenir el riesgo potencial de accidentes para personas y animales. • Disminuir o eliminar el impacto visual que se ha causado al paisaje.

A. Tipos

Condición

Bocaminas Humedas Método Hermético (Tapón) Sección compuesta - Indentado Permanente I.1

Cilindro de concreto con acceso Permanente I.2 Cilindro de concreto y acero Permanente I.3 Cuña de concreto y monolítico Permanente I.4

Indentados Permanente I.5

Método de Bloqueo de Aire Muros de rebose Permanente I.6 Muro de concreto y dren Permanente I.7 Acumulación de desmonte y dren Permanente I.8

Bocaminas Secas Método Hermético (Tapón) Muro de concreto Permanente II.1

Acumulación de desmonte (min.10m) Permanente II.2

Método Temporal Colocación de rejas Temporal II.3

B. Parámetros de Resistencia en Macizos Rocosos B.1. SISTEMA RMR76 (BIENIAWSKI 1976)

Nula 0

Estado Carga Hidraúlica Método de Cierre Estructuras

metros de H2O Alta 101 - >

Baja

Tipo

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B.1.A. PARÁMETROS DE CLASIFICACIÓN Y SUS CATEGORIZACIONES

PARAMETRO RANGO DE VALORES

1 Resistencia ïndice de Carga > 8 MPa 4 -8 MPa 2-4 MPa 1-2 MPa Para este rango bajo

del material Puntual es preferible el

de roca Ensayo UCS

intacta Resistencia a la >200 MPa 100-200 MPa 50-100 MPa 25-50 MPa 10-25 3-10 1-3 Compresión CATEGORIZACIÓN 15 12 7 4 2 1 0 2 Calidad de testigo - RQD 90-100% 75-90% 50-75% 25-50% <25% CATEGORIZACIÓN 20 17 13 8 3 3 Espaciamiento de juntas > 3m 1-3 m 0.3-1 m 0.05-0.3 m <0.05 m CATEGORIZACIÓN 30 25 20 10 5

4 a. Persistencia de las discontinuidades

Rango de valores <1 1-3 3-10 10-20 >20

Puntaje 6 4 2 1 0

b. Separación (apertura)

Rango de valores Ninguno <0.1 0.1-1 1-5 >5

Puntaje 6 5 4 1 0

c. Rugosidad

Rango de valores Muy rugosa Rugosa Ligeramente Rugosa Lisa Superficie Pulida

VR R SR L SK

Puntaje 6 5 3 1 0

d. Relleno

Rango de valores Ninguno Duro<5 Duro>5 Blando<5 Blando >5

Puntaje 6 4 2 2 0

e. Meteorización

Rango de valores No intemperizada Ligeramente Moderadamente Altamente Completamente

UW SW MW HW CW

Puntaje 6 5 3 1 0

5 Agua Flujo por túnel de Ninguno <25 L/min 25-125 L/min >25 L/min

Subterranea 10m de longitud

Condiciones Completamente Solo húmedo Agua bajo presión Problemas severos

Generales Seco (agua intesticial) moderado de agua

CD DM DP FW

CATEGORIZACIÓN 10 7 4 0

B.1.B. AJUSTES DE CATEGORIZACIÓN PARA ORIENTACIONES DE JUNTAS

Orientación de juntas Muy favorables Favorables Regular Desfavorable Muy desfavorable

VF FV FR UF VU

Túneles 0 -2

CATEGORIZACIÓN Cimentaciones 0 -2

Taludes 0 -5

B.1.C. CLASES DE MACIZO ROCOSO DETERMINADOS DE LAS CATEGORIZACIONES TOTALES

CATEGORIZACIÓN 100-81 80-61 60-41 40-21 <20

Número de Clases I II III IV V

Descripción Roca muy buena Roca buena Roca regular Roca pobre Roca muy pobre

-10 -15 -50 -12 -25 -60 -5 -7 -25

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B.1.D. SIGNIFICADO DE LAS CLASES DE MACIZO ROCOSO

Número de Clases I II III IV V

Average stand-up time 10 años/tramo 5m 6 meses/tramo 4m 1semana/tramo 3m 5 horas/tramo 1.5m 10 minutos/tramo 0.5m Cohesión del macizo rocoso >300 kPa 200-300 kPa 150-200 kPa 100-150 kPa <100 kPa

Ángulo de fricción del macizo rocoso >45° 40-45° 35-40° 30-35° <30°

B.1.E. EFECTO DE LAS ORIENTACIONES DE LAS JUNTAS EN LOS TÚNELES

Orientación perpendicular para el eje de túnel Orientación paralela al Inclinación 0-20°

Conducción con inclinación Conducción contra la inclinación eje del túnel sin considerar Inclinación 45-90° Inclinación 20-45° Inclinación 45-90° Inclinación 20-45° Inclinación 45-90° Inclinación 20-45° la orientación Muy favorable Favorable Regular Desfavorable Muy desfavorable Regular Desfavorable

B.2. SISTEMA GSI (HOEK&BROWN 1997)

El GSI esta relacionado con los sistemas RMR´y Q´, con sus respectivas consideraciones.

Para: RMR76´ > 18GSI = RMR76´

Para: RMR76´ < 18GSI = 9LogQ´+44 siendo Q´≥0.0208 Para: RMR89´> 23GSI = RMR89´-5

Para: RMR89´< 23GSI = F(Q)

B.3. SISTEMA Q (BARTON 1974)

El sistema Q considera los índices de designación de la calidad de roca RQD, índice de influencia del número de familias de las discontinuidades (Jn), índice de influencia de la rugosidad de las paredes de las discontinuidades (Jr), índice de influencia de la alteración de las paredes de las discontinuidades (Ja), índice de influencia de la acción del agua subterránea (Jw), e índice de influencia del estado de tenciones en el macizo en el contorno de la cavidad (SRF)

Q = RQD x Jr x Jw Jn Ja SRF C.1. Clasificación de Bocaminas

1

I: Ingresa agua superficial a la bocamina.

F: Infiltraciones en las paredes de la bocamina, sin flujo. E: Agua estancado, sin flujo.

ND: No determinado.

C.2 Cálculo de Parametros de Resistencia en Macizos Rocosos

Ø 1 Ajuste B RMR Ajustado Clase B Cohesión kPa

Estado Método de Cierre

Item Código Parámetros de Clasificación y sus categorizacionesA4.a A4.b A4.c A4.d A4.e Carga de Agua (m) Drenaje Q (l/s) pH Tipo Carga Hidraúlica

Bocamina Humeda Método Hermético (Tapón) Código Item Dimensiones (m) Altura Ancho Prof. A5 FV 48 III 79.00 13.00 0.1 20.00 4.00 SR 2 MW DP 168.42 36.84 Clasificación 2.60 2.80 93.3 250 30.00 7.00 Neutra 252.80 A1 A2 A3 B-01 B-01

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3. CÁLCULOS

Características del macizo rocoso: Tipo de roca: Regular RMR =

Peso específico de la roca g = kg/m3 Macizo rocoso

Cohesión del macizo rocoso c = kg/cm2

Ángulo de fricción Ø = ° z

Capacidad admisible de la rocaqadm = kg/cm2

Adherencia con el concreto τ = kg/cm2 Relleno g rellenno

c rellenno Muro

Dimensiones de la bocamina: Ø rellenno

Altura de la bocamina H = m

Ancho de la bocamina B = m

Recomendado: z = m Distancia de instalación del anclaje t

Distancia de emplazamiento del tapón Empotramiento de anclaje en la roca

Características del muro de mamposteria:

Resistencia a la compresión del murof´m = kg/cm2

Peso específico de la mamposteriag = kg/m3 H Bocamina

Características del material de relleno: Usar material de desmonte.

Peso específico del material de rellenog = kg/m3 Cohesión del material de rellenoc = Mpa

Ángulo de fricción del material de rellenoØ = ° B

4. PREDIMENSIONAMIENTO DEL MURO Espesor mínimo:

El espesor mínimo de las losas sin vigas interiores que se extiendan entre los apoyos y que tienen una relación entre lados no mayor que 2, debe estar de acuerdo con lo requerido en la Tabla 9.3 del E.060 del reglamento nacional de edificaciones y no debe ser inferior a 125 mm <> 0.125 m.

Para elementos con refuerzo en dos direcciones, el espesor mínimo será = 0.08 m <> 8.00cm 26.0 2.60 0.50 60 1500 1900 0.0012 48 2.48 2.80 1.7 36.8 379.7 15.3 f´m gg ln 36  h

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Asimismo el espesor asiganado deberá ser capaz de resisir las presiones hidráulicas generadas cuando eventualmente la estructura se encuentre obstruido y no permita el paso del agua.

H = m

h = m

s1= tn/m²

s2= tn/m²

La cortante Última a la que esta sometida la pantalla del muro es: Vu = tn Por lo tanto, el muro necesita un espesor mínimo para soportar este corte d = m

El corte máximo admisible será: Vmax = tn

Asimismo, el esfuerzo máximo admisible: smax = tn/m²

Empuje del material de relleno:

Considerando que el muro está en reposo y no se permite que se mueva, ya sea alejandose del relleno o aden-trándose en ella (es decir, deformación horizontal nula), la presión lateral a una profundidad z, se puede calcular:

= kg/m2/m

La fuerza aplicada sobre el muro, se puede calcular:

= kg

Donde:

Ko = , Coeficiente de presión de tierras

q = kg/m2/m , Sobrecarga sobre el relleno

5. VERIFICACIÓN DE LOS ESUERZOS 5.1 Diagrama de esfuerzos: + σ2 σ2 = tn/m² Ko q Ko g H : tn/m² < tn/m² ok 152.00 149.20 152.00 149.20 152.00 149.20 516.15 2.98 688.21 168.08 168.08 σ3 σ1 151 σcomb. 150.60 0.56 100.00 3044.03 11284.70

)

(

q

H

Ko

h

g

s

B

H

H

q

Ko

Po

)

2

1

.

.(

g

2

g H h Tapón Proyectado 0.53 ƒ '    c    c   Vu V

b d

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5.2 Capacidad de carga admisible:

Según la Norma E-050, item 3.3, el FS para cargas estáticas es 3. Donde: FS =

qadm Donde:

qadm = Kg/cm2

qactuante = Kg/cm2 < OK

5.3 Verificación por corte: Donde:

= tn

= tn < OK

6. ANCLAJE EN ROCA

Según la Guía para el Diseño de Tapones para el Cierre de Labores Mineras, item D4.17, el anclaje en roca se puede calcular:

= m

RESUMEN:

Usar: Sección: Espesor (t): m Anclaje (z): m

7. CUADRO RESUMEN

En la siguiente tabla se presenta un resumen de los parámetros obtenidos:

Esfuerzos Admisibles 2.98 qadm τ 1 B-01 2.60 2.80 2.48 1.7 36.8 .90 kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2 Tn 15.3 379.71 z Anclaje 16.81 688.21 qadm Vm m H B t g m kg/m3 kg/cm2 ° c Ø Item Bocamina

Dimensiones Macizo Rocoso

m m 5.40 7.28 0.87 2.8m x 2.6m 2.98 0.90 Vm Vm 688.21 Vactuante 516.15 qu 379.71 150.60 qadm 2 4 ) ( ) ( 2 m actuante V V HB B H B H h      

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8. SECCIÓN DE TUBERÍA

El flujo de agua al interior de la bocamina hallado fue de l/s , hallándose para este caudal el diám. de la tubería mediante la siguientes expresiones: ………. (1) ………. (2) ………. (3) ………. (4) ………. (5) ………. (6)

……….. (7) ; proviene de despejar la fórmula (5) y reemplazar (1), (3)

Donde :

Q = Caudal a evacuar por el tubo parcialmente lleno n = Coeficiente de manning

S = Pendiente de tubo ó tubería

Ө = Ángulo de diseño en tubería, en las formulas se reemplazará con las unidades en radianes. r = Radio interno de tubería (diseño)

D = (2*r) Diámetro interno de tubería A = Área de tubo parcialmente lleno V = Velocidad del fluido

y = Tirante en tubería

Para determinar el diámetro de la tubería se recomienda trabajar a tubería parcialmente llena a un 75% del diámetro interno:

Entonces: y = 0.75*D ° Tubería lisa

El diámetro de la tubería obtenida es: empleándose un diámetro nominal mínimo de:

Ө = 240 n = 0.010 S =

30

0.010

7.14 pulg. 8.00 pulg.

Figure

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Referencias

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