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¿Por qué los túneles son redondos?

¿Por qué los túneles son redondos?

Según la RAE túnel se define como “Paso subterráneo abierto artificialmente para establecer una comunicación”. Tras leer esta definición podemos pensar que este paso subterráneo puede tener cualquier forma geométrica pero esto no es así porque siempre son de forma curva.

Porqué los túneles son redondos

El porqué de su geometría lo veremos más claro con un ejemplo simple y fácil de comprobar, si realizamos un cuadrado de papel y le sometemos una fuerza en una de sus caras, esta se deforma de manera que a menos que cesemos en la aplicación de la carga no se volverá a posicionar en la situación inicial. Sin embargo cuando aplicamos la carga en un tubo circular realizado de papel, la fuerza que hay que aplicar para deformarlo es mayor y sentimos una respuesta por parte de este bastante mayor que la que sentíamos con el cuadrado.

Esto se debe a la geometría del cilindro o de cualquier geometría curva, de manera que cuando aplicas una carga sobre la cara curva las fibras internas de esta tienden a reaccionar con un giro en sentido opuesto, de esta manera se da el perfecto equilibrio entre la fuerza que produce un giro intentando unir la sección y un momento flector que intenta estabilizar la situación.

La explicación anterior se debe a que el momento perturbador (excitación externa) produce una reacción o momento estabilizador, propio de la geometría, que consigue absorber toda la excitación externa sin producir daño.

 Porqué los túneles son redondos

Explicado de una manera más minuciosa, las fibras de la parte superior están traccionadas (T) mientras que las de la parte inferior están comprimidas (C), de esta manera tenemos la estructura precargada y la solicitación exterior tendrá que superar estas precargas para conseguir la ruptura. El momento Mx intenta estirar las fibras comprimidas y comprimir las fibras estiradas, por esto el momento o solicitación externa deberá ser mayor que si estuviéramos en una geometría cuadrada donde las fibras no presentan deformación inicial. Esta situación no se da en casos cuadrados ya que las caras están planas y con cualquier solicitación externa, esta estructura no produce reacción, por su geometría, para soportarla. Otra de las razones por la que los túneles no son cuadrados se debe a los filos angulosos que producen una alta concentración de tensiones favoreciendo el agrietamiento en esta parte y con ello la rotura de la estructura.

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