7/28/2019 Sostenimiento Mecanizado Usando El Phases
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SOSTENIMIENTO
MECANIZADO
USANDO EL PHASES
ING. MARCO FLOREZ OLIVERA
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INDICE
Estadstica de accidentes 2004.Seguridad.Sistemas de Sostenimiento.Principales causas de los accidentes por
cada de rocas.Informtica en Minera.Uso de los Mtodos Nmericos.Caracteres y Limitaciones del Phases.Diseo Geomtrico del Modelo.Estado Tensional Inicial.Salida y Ventajas deL PHASES.
Ejercicios Practicos.
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ESTADISTICA DE ACCIDENTES
La gran mayora de Compaas Mineras en el Per han
implementado un Sistema de Gestin de Seguridad conel objetivo principal de evitar y/o disminuir prdidas,pero vemos que el registro de accidentes fatales sigueaumentando; existen an flaquezas en los Sistemas de
Gestin de Seguridad, debemos revertir esta malaperformance y lograr que Nuestra Minera seaCompetitiva, Productiva y Segura.Un accidente tiene un costo generalmente alto; ademsdel dao a la persona, a la familia, que muchas veces
es irreparable, tambin est el dao a la organizacin,ya que un accidente cuesta tanto, debemos obtener unaenseanza de l, un beneficio por ese costo. Esebeneficio es evitar que el accidente vuelva a ocurrir y
adems promover la seguridad.
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ACCIDENTES FATALES AO 2004DIRECCION GENERAL DE MINERA
OFICINA DE FISCALIZACION MINERA
UNIDAD MINA NOMBRE DE LA VICTIMA CLASIFICACIN SEGN TIPO
ANTICONA FABIAN NINAHUANCA, RICHAR WILDER CADA DE PERSONASANTICONA ROMERO CALDERON, VICTOR OTROS - CAMPANEO DE CARGA
CACHCA MARCOS ROJAS, ELMER LEONCIO ENERGA ELCTRICA
CACHCA RAMOS YAURI, TEOFILO ENERGA ELCTRICAMOROCOHA SUCUITANA SISPINO, MANUEL EXPLOSIONES
CERRO DE PASCO TRINIDAD MARCELO, DAVID OPERACIN DE MAQUINARIASQUIRUVILCA REYES RODRIGUEZ, PEDRO MELANEO ENERGA ELCTRICA
TUCARI ADUVIRI POMA, LEONCIO} OTROS - DESCARGA ELECT. POR RAYOCASAPALCA PURIS BALERIO, DEMECIO ESTEBAN DERRUMBE - DESLIZAMIENTOCASAPALCA BOZA VARGAS, SAMUEL DERRUMBE - DESLIZAMIENTOCASAPALCA RIVEROS PARAGUAY MARIO DERRUMBE - DESLIZAMIENTOATACOCHA ESPINOZA QUISE, JORGE DIONICIO OPERACIN DE MAQUINARIAS
RAURA QUISPE DE LA CRUZ, NICANOR DESPRENDIMIENTO DE ROCAS
RAURA USCUCHAGUA DE LA ROSA ALFONSO CLEBER DESPRENDIMIENTO DE ROCASAUSTRIA DUVAZ ORIGHUELA AMARO, EDGAR OPERACIN DE MAQUINARIAS
RAURA RETAMOSO CONDORI, FRANK JESUS OTROS - CAMPANEO DE CARGACARAVELI TACUSI ZUNI, JERRY DESPRENDIMIENTO DE ROCAS
ANDAYCHAGUA LOPEZ LAGUNA, FERMIN CADA DE PERSONASANDAYCHAGUA CALDERON CERRATE, DANIEL AURELIO DESPRENDIMIENTO DE ROCAS
AMERICANA QUISPE MEZA, ASCENSION OPERACIN DE CARGA Y DESCARGAPALCA LOYOLA HILARIO, OCTAVIO SATURNINO DESPRENDIMIENTO DE ROCAS
ORCOPAMPA HUAMANI AYMARA, JUSTO PASTOR EXPLOSIONESYAURICOCHA NATEROS HUAMAN, HILARIO DESLIZAMIENTO DE MINERAL
NUEVA CALIFORNIA ROJAS ALCANTARA, LEONARDO DESLIZAMIENTO DE MINERALCOBRIZA CUADROS HUAMAN, DANIEL VICTOR TRANSITO
PUCARRAJO CORDOVA CORDOVA, JUAN DESPRENDIMIENTO DE ROCASANIMON QUISPE LIZARBE, JOSE DESPRENDIMIENTO DE ROCASEL COFRE CORDOVA AYAMARA, CIRILO SUCCION Y/O ENTERRAMIENTO
SIGLO NUEVO BRICEO UGARTE, FILER ESNEYVER DESPRENDIMIENTO DE ROCASCASAPALCA CARDENAS CASTRO, ARMANDO RAFAEL CADA DE PERSONAS
EMPRESAS MINERAS 8EMPRESAS ESPECIALIZADAS 22TOTAL 30
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CUADRO COMPARATIVO
8
3
3
2
3
1
3
2
3
1
1
0 2 4 6 8 10
DESPRENDIMIENTO DE ROCAS
ENERGA ELCTRICA
OPERACIN DE MAQUINARIAS
EXPLOSIONES
OTROS
SUCCION Y/O ENTERRAMIENTO
DERRUMBE - DESLIZAMIENTO
DESLIZAMIENTO DE MINERAL
CADA DE PERSONAS
OPERACIN DE CARGA Y DESCARGA
TRANSITO
27 %
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SEGURIDAD
Hoy en da la Minera Peruana ya comenzo a entender
que invertir en seguridad es tambien invertir en lacalidad y en la productividad, todo accidente es evitablesi toda la organizacin que lleva a cabo la operacinminera esta capacitada, entrenada y motivada.
Los actos inseguros, el incumplimiento de lasprocedimientos y la menor supervisin, son algunos delos factores comunes de accidentes, a ello se sumanpeligrosamente el exceso de confianza, lascomunicaciones inapropiadas, la falta de entrenamientoy la planificacion inadecuada del trabajo.
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El problema de fondo radica en los valores, creencias, costumbres,
percepciones y actitudes de los gerentes y trabajadores; es deciraquello que se ha venido a denominar cultura de seguridad,aspecto que juega un rol fundamental, determinando el xito o elfracaso de las polticas de seguridad de manera tal que se logretener una una cultura que equilibre el factor econmico con el
correcto manejo del sistema de seguridad.
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SISTEMAS DE SOSTENIMIENTO
Usualmente se denomina soporte de rocas a los
procedimientos y materiales utilizados para mejorar laestabilidad y mantener la capacidad de resistir lascargas que producen las rocas cerca al permetro de laexcavacin subterrnea. Se puede clasificar a los
diversos sistemas en dos grandes grupos:LOS DE APOYO ACTIVO; que viene a ser el refuerzode la roca donde los elementos de sostenimiento sonuna parte integral de la masa rocosa.
LOS DE APOYO PASIVO; donde los elementos desostemiento son externos a la roca y dependen delmovimiento interno de la roca que esta en contacto conel permetro excavado.
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ACTIVO
Barra Helicoidal
Pernos con Resina
Pernos con Anclaje
(Refuerzo)
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ACTIVO Split Set
Swellex
(Refuerzo)
Cables
E l fi d b l i d l i
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En la figura se puede observar la accin de la resina queembebe al perno de roca
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Los ngulos de un perno con la superficie de la roca debentene 90 grados con un mximo de inclinacin de 10 grados
de la vertical y la platina debe colocarse completamentesobre la superficie de la roca.
Ejemplos buenos (B y D), ejemplos no aplicables (A, C y E).
A
B
C
D
Dimensin de los bloques (X) a soportar
Profundidad de las capas (X) a soportar
L \ E = 1,75
L = 1,4 + (0,18 X W)
longitud del perno (L) = X + .75 M
longitud del perno (L) = X + .75 M
L = longitud del perno, E = espaciamiento de los pernos
L = longitud del perno, A = ancho de la apertura en metros
LONGITUD Y ESPACIAMIENTO DE LOS ELEMENTOS DE SOSTENIMIENTO
ANGULOS DE INSTALACION
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PASIVO
Malla
Cintas Metalicas
Cimbras
(Soporte)
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PASIVO
Shotcrete
Cuadros de Madera
(Soporte)
Cuadro recto
Cuadro cnico
Cuadro cojo
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PRINCIPALES
CAUSAS DE LOS
ACCIDENTES
POR CAIDA DE
ROCAS
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ALTO NIVEL DEFRACTURAMIENTO
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SUPERFICIES DEDISCONTINUDADES
LISAS O POCO RUGOSAS
SUPERFICIELISA
SUPERFICIERUGOSA
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RELLENO DEDISCONTINUIDADES
LIMOSO O ARCILLOSO
RELLENO LIMOSOO ARCILLOSO
ORIENTACIN DESFAVORABLE
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ORIENTACIN DESFAVORABLEDE LAS DISCONTINUIDADES
RESPECTO DE LAS LABORES
RUMBO DE DISCONTINUIDADESPARALELO AL EJE DE LA LABOR
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ORIENTACIN DESFAVORABLE
INFLUENCIA DEL RUMBO DE LA EXCAVACIN SOBRE LA FORMACIN DE CUAS INESTABLESEN ROCA QUE CONTENGA DISCONTINUIDADES ESTRUCTURALES IMPORTANTES
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ORIENTACIN IDEAL
INFLUENCIA DEL RUMBO DE LA EXCAVACIN SOBRE LA FORMACIN DE CUAS INESTABLESEN ROCA QUE CONTENGA DISCONTINUIDADES ESTRUCTURALES IMPORTANTES
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ALTURA INAPROPIADA DE TAJEOSSIN RELLENO
RELLENO
MINERAL
ALTURA
EXCESIVA
h
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VOLADURA
SOBREDIMENSIONADAZONA DETERIORADA POR
VOLADURAS MUY POTENTES
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MALA INSTALACIN DELSOPORTE
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MALA COLOCACION DELPERNO
En la figura se puede observar la accin del alto torque que se da alperno lo que se evidencia por la rotura del mismo
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INFORMATICA EN MINERIA
La evolucin de la informtica ha dado lugar a que aumentesus prestaciones de aplicacin cada vez con mayor nmerode programas o herramientas para el clculo deexcavaciones subterrneas junto con la incorporacin denuevos modelos fsicos y matemticos, que permitan generarun diseo y anlisis ptimo.
A esta rpida evolucin, se suma el desarrollo de lastcnicas de las excavaciones subterrneas y como tal a unamayor dimensin de construccin de este tipo de obras porrazones de extraccin, nuevos tipos de equipos interior minade grandes dimensiones con mayor peso y razones de
seguridad para preservar la vida de nuestro personal.La ventaja de la informtica es que da lugar a la ejecucin dedistintos clculos en funcin de diferentes hiptesis deparmetros geotcnicos del macizo rocoso en el que sedisea la obra subterrnea, alcanzando en forma ms rpida
respuestas ms precisas.
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INFORMATICA EN MINERIA
Esto nos da la posibilidad de anotar un golazo, logrando un
diseo ms fino; el anlisis de cadas de cuas y elmodelamiento de los elementos de retencin; comprobacindel sostenimiento para c/u de las etapas del procesoconstructivo. Sin embargo, la calidad del estudio geolgico
geotcnico del terreno tiene una condicin suprema conrespecto a los software de aplicacin puesto que estos sonsolo herramientas que apoyan al diseo.
Para el sostenimiento, en su diseo, hay que tener encuenta:
MTODOS ANALTICOS
MTODOS NUMRICOS
Analizando c/u de ellos, en cuanto a sus resultados se puede
llegar al gol.
USO DE LOS M TODOS
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USO DE LOS M TODOSNUMRICOS
Como los mtodos analticos son limitados en el diseo
de excavaciones se va requerir el uso de algn mtodonumrico, que permita obtener soluciones ms cercanasa la realidad.El clculo tenso deformacional de un macizo rocoso o
de un suelo mediante la aplicacin de los mtodosnumricos, se fundamenta en la resolucin de lasecuaciones diferenciales que controlan elcomportamiento mecnico del macizo rocoso, previa lageneracin de hiptesis simplificadoras que son
requeridas en cada mtodo.Los mtodos numricos pueden clasificarse en
Mtodo de los Elementos de Contorno.Mtodo de las Diferencias Finitas.
Mtodo de los Elementos Finitos.
CARACTERES Y LIMITACIONES
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CARACTERES Y LIMITACIONESDEL PHASES
Se usa para clculos tenso deformacionales en 2
dimensiones mediante el mtodo de elementos finitos,el mtodo de los elementos de contorno o como unprograma hbrido (usa ambos mtodos matemticos).Si el terreno es elstico se usar un modelo con el
mtodo de los elementos de contorno ya que con el, losresultados no pierden mucha precisin.Si el terreno presenta comportamiento elasto plsticoya no es aplicable el mtodo de los elementos decontorno, aplicndose el de elementos finitos. Estaopcin produce un anlisis elstico de tensiones muyrpido y tambin indica zonas sobretensionadas.Las limitaciones ms importantes que se debe tener encuenta al momento de la interpretacin son:
CARACTERES Y LIMITACIONES
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CARACTERES Y LIMITACIONESDEL PHASES
Se asume que estamos en deformacin plana; esto
significa que la excavacin tiene una longitud infinita enla direccin a la seccin que se analiza.El campo de tensiones, es decir una de las 3 tensionesprincipales debe estar alineada con el eje longitudinal de
la excavacin.Su aplicacin es para rocas duras y competentes (encuya caso para la opcin de sostenimiento, es elempernado de rocas), como no fuera as, puede variaral cableado y shotcrete.De acuerdo a la experiencia de campo, las aplicacionesms puntuales obedecen a la presentacin del macizorocoso, span, forma de la excavacin, etc. Nos sirve deapoyo para la aplicacin de steel straps, split set,
swellex,etc.
DISEO GEOMETRICO DEL
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DISEO GEOMETRICO DELMODELO
Para iniciar el diseo, se establecen las coordenadas del
dominio que definen el problema con los parmetros decontrol del proceso, donde se define el nmero de estadosen que se va a dividir el modelo; mximo nmero deiteracciones y la tolerancia que controla la fuerza de
desequilibrio en c/nodo.Para definir la forma geomtrica se introducen los contornosexteriores, la excavacin y las interfases de separacin demateriales y en base a estos se divide el contorno en unnmero de referencia para el mallado a crear.
A continuacin se crea la malla (mesh), con la aplicacin dela opcin mesh, del Phases, el cual gradua la malla enfuncin de consideraciones geomtricas; permitiendo alusuario hacer el modelo, pudiendo ser modificado.
DISEO GEOMETRICO DEL
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DISEO GEOMETRICO DELMODELO
Se vara el tamao de la malla usando el factor de
expansin.Se vara el tamao de los elementos de contorno quepuede ser rectangular, circular o envolvente alrededor dela obra.
Se suaviza la malla, para obtener tringulos lo msequilteros posibles.Se especifica la forma de anlisis: elementos de contornoo elementos finitos nicamente o utilizar el mtodohbrido.
Creado el mesh, se pasa a definir las condiciones decontorno y la geometra de la excavacin , asi como lasdiferentes etapas de la misma, pernos u otro tipo desostenimiento con el objeto de especificar el tipo de
sostenimiento a usar como son los pernos, shotcrete ocable boltin .
DISEO GEOMETRICO DEL
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DISEO GEOMETRICO DELMODELO
Las condiciones de contorno se asignan mediante
condiciones de desplazamiento en el lmiteexterior del modelo discretizado (solo enelementos finitos) mediante presiones interiores
en excavaciones cerradas (solo usado enproblemas con un solo estado), o mediante cargassuperficiales distribuidas unicamente en uncontorno de la excavacin o de la superficie.
Los sistemas de sostenimiento (empernado,cableado) puede ser de tipo puntual osistemtico en forma radial o en forma normal.
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ESTADO TENSIONAL INICIAL
El analista puede definir el campo tensional inicial del
modelo, que puede ser constante o variable con laprofundidad.Es importante introducir la tensin en el plano a la seccinde estudio para conseguir que las deformaciones usadas porPhases sean tridimensionales.
Si el campo tensional es constante: introducir la tensinprincipal mayor, la tensin principal menor, la tensin a laseccin de estudio y el ngulo que forma con la horizontal latensin principal mayor.
Si el campo tensional varia con la profundidad se debe:a)Definir la elevacin de la superficie del terreno respecto alsistema de coordenadas definido por el usuario.b)P.E del recubrimiento.c)Relacin de tensin horizontales / verticales.
S O S O C
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ESTADO TENSIONAL INICIAL
d)Esfuerzos residuales que puedan existir.
El siguiente paso: asignamiento de las propiedades dec/u de los materiales, terreno y sostenimiento.
A los elementos de contorno se le asignan laspropiedades del material en Default (elstico,homogneo e isotpico).
Para el resto de materiales se introducen laspropiedades elsticas, indicando el tipo de material que
puede ser istropo, transversalmente istropo yortrtopo el comportamiento del material (elstico,plstico o sin rotura por traccin) y el criterio de roturadel material (Mohr Coulomb, Hoek Brown o Hock
Brown modificado).
SALIDA DE RESULTADOS
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SALIDA DE RESULTADOS
La salida de resultados es como sigue:
Tensin principal mayorTensin principal menorTensin en el plano al estudiado.
Coeficiente de seguridadZonas de plastificacinDesplazamientos vertical, horizontal y laterales.
VENTAJAS
Rapidez de diseo : generacin automtica de mallaRapidez de ejecucinEntrada de datos visual sin codigos de
programacin
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EJEMPLOS PRACTICOS
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EJEMPLO N 1
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Este es el entorno de trabajo del PHASESbajo el Sistema Operativo WINDOWS
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Importamos el archivocon extensin DXF y
seleccionamos las opciones
de Importacin
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La seccin del tnel ha sido cargada
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Definimos unlimite externo tipo
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El limite tipo
caja ha sidocreado
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Discretizamos
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Se observa el nmero de elementos dela excavacin y del lmite externo
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Empezamos a crear la Mallade los Elementos Finitos
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La Malla delos ElementosFinitos hasido creada
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Definimos los
esfuerzos decampo e
ingresamos
sus valores
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Se definen las
propiedades
del material
que se encuentraalrededor
de la excavacin
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Asignacin
de Propiedades
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Seleccionamos Excavationy picamos el interior
de la seccin
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Se ha realizado
la excavacin
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Un momentito
estoy pensando
Computamos
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Interpretamos
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Hasta aqu hemos
analizado el modelo sin
sostenimiento alguno
usando parametros para
materiales plasticos; ahora
pues procederemos aanalizar el mismo modelo
despus de agregar:
Cables y ShotcreteBueno, ahoraagreguemoscables y
shotcrete
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Agregamos
los cables
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Definimos lalongitud de loscables y elespaciamientoentre cables
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Ingresamos el puntode convergencia
de los cables
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Este es el puntode convergencia
de los cables
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Se han dibujadolos cables
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Definimos las propiedadesde los cables
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Agregamos el recubrimiento
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Picamos todo el bordede la excavacin
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Se observa elrecubrimiento deshotcrete
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Definimos laspropiedadesdel Shotcrete
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Un momentitoestoy pensando
Computamos
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Interpretamos
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EJEMPLO N 2
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Se definen
los stages
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Aqu
aparecendichos
stages
Se realiza el
dibujo de laexcavacin.
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Se agrega
un stage
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Se agrega
un stage
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Se definen el
tipo de limitey se declara
el factor de
expansin.
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El limite tipo
caja ha sidocreado
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Se dibuja los
limitesgeometricos
de mineral
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Discretizamos
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La malla de
elementosfinitos ha
sido creada
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Se exporta el
archivo enDXF que
contienen los
cables.
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Los cables
han sidocargados.
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Se definen
laspropiedades
de la masa
rocosa
circundante
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Se definen
laspropiedades
del mineral
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Se definen
laspropiedades
del relleno
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Se definen
laspropiedades
de los cables
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Se asigan
losmateriales y
se realiza la
excavacin
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La
excavacinha sido
realizada
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Computamos
Un momentitoestoy pensando
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Interpretamos
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