50 años del Nuevo Método Austríaco de Construcción de Túneles o NATM

Una de las peculiaridades del Nuevo Método Austríaco de Construcción de Túneles, más conocido como NATM (New Austrian Tunneling Method), es que se trata de un método patentado (Patentschrift Nr. 165573, Österreichisches Patentamt), lo cual nos permite asignarle una fecha de nacimiento -fecha final, eso si, porque hubo modificaciones a la patente-.

El NATM cumple 50 años, efemérides que la Sociedad Internacional de Mecánica de Rocas o ISRM (International Society for Rock Mechanics) celebró el pasado 19 de febrero con su First ISRM Online Lecture, titulada «50 years NATM – from a construction method to a system«, impartida por el Prof. Wulf Schubert, de la Graz University of Technology, Austria.

El vídeo no permite su reproducción externa, hay que pulsar en la imagen y acudir a la web del ISRM para poder verlo:

Si tienes interés por el tema, aquí tienes más cosas sobre el Nuevo Método Austríaco (lo de “Nuevo” es porque ya había un método austríaco, pero con 50 años empieza a quedar un poco raro, si).

«Los 5 errores de concepto más frecuentes en la Ingeniería Geomecánica», según Bieniawski

Un listado de errores de concepto que te interesa conocer si te dedicas a la geotecnia o ingeniería geomecánica en temas de mecánica de rocas, clasificaciones geomecánicas, taludes, túneles, cimentaciones, etc.

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1) Los túneles pueden diseñarse usando bien las clasificaciones geomecánicas, bien los modelos numéricos, o bien a partir de los datos de la instrumentación

No es cierto. Hacerlo así es un grave error. Es primordial evitar elegir un único método de diseño justificándolo con “no teníamos el tiempo y el dinero” para afrontar la aproximación correcta. Los tres métodos señalados son: el empírico (por ejemplo la clasificación RMR o la Q), el analítico (por ejemplo, las soluciones concretas que se obtienen en los modelos numéricos de ordenador), y el observacional (por ejemplo, las mediciones que se realizan durante la construcción o el Nuevo Método Austriaco NMA).

2) Para macizos rocosos de muy mala calidad, no es aplicable la categoría inferior de la clasificación RMR

No es cierto, son ideas equivocadas sobre los hechos. Los hechos son que el RMR continua usándose con éxito incluso para “rocas de muy mala calidad”, Clase 5 con RMR<20, cuando los datos se determinan de manera adecuada.

Este mito se deriva de hábitos erróneos que utilizan las clasificaciones geomecánicas como un “libro de cocina” del que se espera obtener “recetas” válidas para todas las situaciones de proyecto.

3) El criterio de Hoek-Brown y el criterio de Mohr-Coulomb son los únicos para estimar la resistencia de los macizos rocosos y el factor de seguridad

No es cierto, el criterio de Mohr-Coulomb, que se remonta a 1773 (!!), sirve para bastantes cosas, en particular para el análisis de la estabilidad de taludes, pero existen otros criterios de resistencia de pico -igualmente efectivos- por ejemplo, el criterio de Yudhbir-Bieniawski (1983) que se utiliza para cotejar los resultados del criterio de Hoek-Brown.

4) La mejor forma de estimar el módulo de deformación es a partir de cualquiera de las correlaciones que se encuentran en la literatura de la mecánica de rocas

No es cierto, unas correlaciones están mejor sustentadas que otras, y algunas correlaciones deben evitarse si no se confirman con ensayos in situ. Pero hay una gran diferencia entre “determinar” y “estimar” la deformabilidad del macizo rocoso: determinar es muy deseable; estimar se hace en ausencia de datos in situ fiables y para diseños preliminares.

5) Es suficiente con basarse en ejemplos estudiados y desarrollados en el campo de la ingeniería civil de túneles

¡ Una gran equivocación ! Hay gran cantidad de valiosa información que obtener de “nuestros primos” los ingenieros de minas, para aplicarla a la ingeniería civil.

Tanto los ingenieros civiles como los de minas tienen gran tradición y suficientes logros en su haber en el diseño y construcción de túneles de obras civiles y galerías mineras, cavernas y chimeneas. Sin embargo, llama la atención la escasa interacción entre las dos disciplinas, y esto es particularmente evidente en lo que se refiere a las clasificaciones del macizo rocoso.

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Todo esto y mucho más en el post dedicado al artículo «Errores en la aplicación de las Clasificaciones Geomecánicas y su corrección», de R. Z. Bieniawski (que además está en castellano, para que no te quejes).

El Nuevo Método Austríaco de Construcción de Túneles o NATM (1948-1964)

Considerado por algunos como una clasificación geomecánica más, toca hablar ya del Nuevo Método Austríaco de Construcción de Túneles, también conocido por las siglas NATM (New Austrian Tunelling Method).

En primer lugar se debe puntualizar que no se trata de un «método«, propiamente dicho, sino más bien de una «filosofía de actuación«, llegando a decir el propio Bieniawski en 1989 que «the word -method- in the english translation is unfortunate, as it has led to some misunderstanding”.

En segundo lugar hay que decir que lo de «Nuevo» es porque ya existía un Método Austríaco de construcción de túneles, como existen también el Método Alemán, el Belga o el Inglés, aunque el tema del nombre daría para mucho, ya que este método recibe diferentes nombres dependiendo de cuándo, dónde y quién lo use.

A lo que vamos, desarrollado y patentado (Patentschrift Nr. 165573, Österreichisches Patentamt) por Rabcewickz, Müller y Pacher entre 1948 y 1964, el método está basado en la clasificación geomecánica de Lauffer y en los trabajos teóricos de Fenner y Kastner (también austríacos), y consiste, en esencia, en comparar las curvas características del terreno con los resultados de la instrumentación in situ y estudiar cuál es el sostenimiento que puede funcionar mejor en cada caso.

A partir de este estudio se desarrollaron veinte principios fundamentales, siendo cinco los más importantes:

Utilizar la propia roca como elemento resistente frente a los incrementos locales de tensión que se producen durante la excavación.
Utilizar métodos de excavación que minimicen el daño producido al macizo, con gunitados de protección nada más excavar.
Instrumentar las deformaciones en función del tiempo, con ayuda de clasificaciones geomecánicas y ensayos de laboratorio.
Colocar sostenimientos iniciales flexibles, protegiendo el macizo de meteorizaciones, decompresiones, decohesiones, etc, con la velocidad adecuada, para evitar el comienzo de daños.
Colocar el revestimiento definitivo, si es necesario, también flexible, minimizando así los momentos flectores, añadiendo resistencia adicional con cerchas o bulones, pero no con secciones rígidas.

¿Qué quiere decir todo esto, exactamente?

Pues que, sabiendo cómo se deforma teóricamente el macizo, durante la excavación se debe utilizar la instrumentación para comprobar si vamos bien o no y, de acuerdo con eso, ir dimensionando un sistema flexible de sostenimiento. Es decir, consiste en hacer las cosas con cuidado y bien de acuerdo a lo que vamos viendo, nada más que eso.

Lo bueno del método:

Es económico, un revestimiento flexible casi siempre es más barato que uno rígido.
Altera poco el terreno, lo cual viene bien a largo plazo.

Lo malo del método:

Exige un cuidado continuo, saber hacerlo bien, estar pendiente en todo momento a la instrumentación… y usarlo dónde toca, y eso suele excluir a los suelos blandos.

Como pasa siempre, el método tiene defensores y detractores y, por extraño que pueda parecer, todos tienen razón, el problema no es el método, sino usarlo mal, aunque según algunos esto no sea más que una mala excusa.

Puede que no existan las verdades absolutas, pero en cuestiones relacionadas con el terreno y la geotecnia, «lo barato sale caro» se aproxima mucho. Aceptar la oferta más barata sabiendo que no es la opción correcta no es ético, y menos todavía en suelos blandos en entornos urbanos, en los que tanto el riesgo como los posibles daños son muy elevados.

Algunos enlaces relacionados:

La Clasificación Geomecánica de Lauffer

La clasificación geomecánica de Lauffer, de 1958, parte de las ideas de Josef Stini de 1950 sobre la importancia de los defectos del macizo rocoso en su comportamiento mecánico. La hipótesis principal de la clasificación es que el sostenimiento depende, en gran medida, de la calidad de la roca, lo cual suena muy bien, si, pero ¿cuánto depende, exactamente?

Para cuantificarlo, Lauffer estudió diferentes tipos de excavación (incluso minas abandonadas) en diferentes tipos de roca, midiendo el tiempo que eran capaces de mantenerse estables antes de desmoronarse.

A partir de los datos obtenidos, clasificó los terrenos en siete categorías, indicando el tipo de sostenimiento más apropiado para cada terreno en función de dos parámetros:

La longitud libre o vano crítico: Menor de las dos dimensiones -diámetro o longitud de galería- que se puede mantener estable sin revestimiento.
Tiempo de estabilidad o mantenimiento (Stand Up Time): Tiempo que puede mantenerse, sin desmoronarse, dicha longitud libre.

El trabajo de Lauffer no fue especialmente reconocido, sin embargo, resultó básico para que Rabcewicz, Pacher y Müller llegaran a desarrollar el llamado «Nuevo Método Austriaco o NATM«, unos años más tarde.

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