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TEMA:               “UTILIDAD DE LOS PERNOS DE ANCLAJE”  1. INTRODUCCIÓN.  Aproximadamente desde 1950, se ha desarrollado ...
roca circundante al miembro estructural empotrado actúa para resistir dichacarga de tracción.En lo referente a obras subte...
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En todos los casos los aceros empleados han de ser dúctiles, conalargamientos de rotura superiores al 4 %, las barras de a...
Pernos de Expansión.- Este tipo de pernos se anclan debido a la aperturaque se produce en dos valvas metálicas ranuradas a...
3. INTERPRETACIÓN.En toda actividad sea está de construcción civil o minera, el sostenimiento delas labores es un trabajo ...
BIBLIOGRÁFIA:ANCLAJES DE INYECCIÓN. Egesa Bauer, Catálogo Informativo, 6p.AYALA, F., et al (1987), “Manual de Taludes”, In...
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Utilidad de los pernos de anclaje

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Utilidad de los pernos de anclaje

  1. 1. TEMA: “UTILIDAD DE LOS PERNOS DE ANCLAJE” 1. INTRODUCCIÓN. Aproximadamente desde 1950, se ha desarrollado el concepto de masas rocosas y suelos anclados con elementos pretensados hasta alcanzar un campo muy amplio de aplicación. Los anclajes constituyen en los actuales momentos un medio esencial para garantizar la estabilidad de estructuras muy diversas, lográndose utilizar los procedimientos y posibilidades que la tecnología actual del soporte mediante anclajes pone a nuestra disposición para aplicar la técnica moderna del sostenimiento. Los anclajes pueden usarse en forma muy ventajosa en cualquier situación en que se necesite ayuda de la masa de suelo para soportar un determinado estado de tensiones o esfuerzos. Casos comunes se producen en los muros de tierra en donde es necesario garantizar la estabilidad de la masa de suelo, y por ende el de la obra. Como elemento que contrarresta las sub-presiones producidas por el agua, en el sostenimiento de techos y hastiales en obras subterráneas de vialidad, de centrales hidroeléctricas y mineras, e igualmente como soporte artificial en taludes constituidos por masa de suelos y / o rocas. En el caso de muros anclados, es muy común observar este tipo de obra a lo largo y ancho de importantes tramos carreteros, en donde parte de la calzada ha colapsado al producirse una disminución en la resistencia al corte de la masa de suelo. Estos problemas han sido resueltos satisfactoriamente a través de las pantallas o muros atirantados. En este sentido, cabe destacar que en las construcciones civiles se viene utilizando cada vez con mayor frecuencia y éxito los anclajes inyectados para sostener muros y absorber momentos volcadores. Este último como ocurre en las torres de alta tensión y en las presas para resistir las fuerzas volcadoras debidas al agua, así como en otras numerosas obras, en la cual la fuerza de tracción al terreno del anclaje transfiere las solicitaciones hasta una zona más profunda y estable, y por tanto de mayor capacidad portante. En estas condiciones, la resistencia tangencial de la masa de suelo o
  2. 2. roca circundante al miembro estructural empotrado actúa para resistir dichacarga de tracción.En lo referente a obras subterráneas tales como galerías y túneles de vialidadel problema fundamental que se plantea es el de asegurar el sostenimientomediante anclajes durante y posterior al período de excavación, definiendo yconstruyendo un soporte y revestimiento capaz de asegurar la estabilidaddefinitiva de la obra. Lo mencionado anteriormente es de vital importancia, porcuanto la concentración de esfuerzos en la vecindad de la excavación puedeser la causante que la roca fracturada pueda desplazarse comprometiendo laestabilidad de la bóveda y de los hastiales del túnel.Cabe destacar también, que el sistema de muros anclados o sistemas decontención por medio de anclajes, bien sea activos o pasivos, es cada vez demayor utilización. La razón fundamental se debe a que en los centros urbanosde gran desarrollo es frecuente la construcción de edificios con varios sótanosdonde se requieren cortes de gran altura.Lo dicho anteriormente indica que la utilización de los anclajes ha sidoconsiderada como una excelente alternativa técnica y económica en laconstrucción de muros de retención, conjuntamente con los procedimientosmodernos que nos ofrece el concreto proyectado bien sea por vía seca ohúmeda. Por supuesto, al realizarse este tipo de obra deben tenerse en cuentaotros aspectos que sin lugar a dudas son de vital importancia, tales como lasconstrucciones vecinas y las redes de servicio. En este sentido, no se debencorrer riesgos innecesarios que puedan causar pérdidas materiales y hastahumanas.Por otra parte, al diseñar un sistema de anclajes es fundamental no sólo llevara cabo todas las comprobaciones de estabilidad, sino a la vez un análisisdetallado del tipo de anclaje que mejor se adapte al terreno, conjuntamente conuna adecuada disposición, la cual permita una mejor ejecución yfuncionamiento del esfuerzo metálico.De esta forma, se asegura que estos elementos que trabajan a tracciónmejorarán las condiciones de equilibrio de la estructura incorporando alconjunto las fuerzas de masa por unidad de volumen que las circunda.Por otra parte, la continua investigación y las necesidades cada vez máscomplejas, encaminadas a ofrecer una óptima solución a la gran variedad deproblemas existentes, ha generado que las empresas de ingenieríaespecializadas dispongan de una amplia gama de anclajes diseñados para
  3. 3. garantizar la estabilidad aun en suelos y macizos rocosos que presentancondiciones extremadamente difíciles.2. PERNOS DE ANCLAJE.2.1 Definición:Los anclajes son armaduras metálicas, alojadas en taladros perforados desdeel talud y cementadas. Se emplean como medida estabilizadora de taludes enroca como en terreno suelto, así mismo son elementos que trabajan a traccióny que colaboran a la estabilidad del talud de dos formas:- Proporcionan una fuerza contraria al movimiento de la masa deslizante.- Producen un incremento de las tensiones normales en la existente o potencial superficie de rotura, lo que provoca un aumento de la resistencia al deslizamiento en dicha superficie.2.2 Partes de un Perno de Anclaje.En un anclaje se distinguen tres partes fundamentales:a) Zona de anclaje.- Es la parte solidaria al terreno en profundidad encargada de transferir los esfuerzos al mismo.b) Zona libre.- Es la parte en que la armadura se encuentra independizada del terreno que la rodea, de forma que puede deformarse con total libertad al ponerse en tensión.c) Cabeza.- Es la zona de unión de la armadura a la placa de apoyo.La longitud de los anclajes suele oscilar entre 10 y 100 m y el diámetro deperforación entre 75 y 125 mm.2.3 Tipos de Pernos de Anclaje.Los anclajes se pueden clasificar según diversos conceptos. En función deltiempo de servicio se pueden distinguir los siguientes tipos:- Anclajes pasivos: no se presenta la armadura después de su instalación. El anclaje entra en tracción al empezar a producirse el movimiento del terreno. El uso de estos se da en el momento que entran en tracción al oponerse a la expansión o dilatancia que se produce en las discontinuidades de la roca cuando comienzan a producirse un deslizamiento a lo largo de las mismas. El movimiento de masa produce un incremento de volumen (dilatancia) que está relacionado con la presencia de rugosidades en la misma. Es decir la
  4. 4. efectividad de un anclaje pasivo está relacionada directamente con la magnitud de la dilatancia, la cual depende del tamaño y la dureza de las rugosidades. Por consiguiente en taludes en suelos o rocas blandas con juntas relativamente lisas los anclajes pasivos son menos efectivos.- Anclajes activos: una vez instalado se pretensa la armadura hasta llegar a su carga admisible, comprimiendo el terreno comprendido en la zona de anclaje y la placa de apoyo de la cabeza. La utilidad de estos anclajes se da desde el momento que ejercen una acción estabilizadora desde el mismo instante de su puesta en tensión incrementando la resistencia al corte de la masa de suelo o roca como consecuencia de las tensiones normales adicionales al esqueleto mineral.- Anclajes mixtos: la armadura se pretensa con una carga inferior a la admisible, quedando una parte de su capacidad resistente en reserva para hacer frente a posibles movimientos aleatorios del terreno.La carga admisible de una armadura es igual al producto de la sección deacero por su límite elástico, multiplicado por un coeficiente de seguridad (0,6para anclajes permanentes y 0,75 para anclajes provisionales).Los materiales empleados como armadura o miembro de tracción son lossiguientes:- Alambres de acero de alta resistencia.- Cordones constituidos por alambres de alta resistencia.- Barras de acero especial.Los alambres normalmente utilizados tienen un diámetro entre 5 y 8 mm. Elacero tiene una resistencia a tracción de 160 a 190 kg/mm2 y un límite elásticoconvencional de 145 a 170 kg/mm2. La armadura de los anclajes se componede una serie de alambres paralelos cuyo número suele oscilar entre 6 y 54.Alambres con diámetros algo menores (entre 2 y 4mm) sirven para lafabricación de cordones de alambres trenzados. Los más frecuentes son loscordones de 7 y 19 alambres. Los cordones se emplean aisladamente o engrupos de hasta 39 cordones.Las barras de acero especial tienen normalmente diámetros comprendidosentre 16 y 4 mm, con resistencia a tracción del orden de 60 a 85 kg/mm2 ylímite elástico convencional entre 50 y 70 kg/mm2.
  5. 5. En todos los casos los aceros empleados han de ser dúctiles, conalargamientos de rotura superiores al 4 %, las barras de acero empleadas enlos anclajes se denominan bulones o pernos de anclaje. El anclaje mediantecordones o grupos se denomina anclaje por cables.2.4 Diferencia entre Bulones y Cables.Por consideraciones constructivas los bulones no suelen usarse para anclajesde más de 15 m de longitud por lo que su uso está limitado a anclajessuperficiales. Se emplean generalmente en taludes en roca con objeto deminimizar los desprendimientos producidos a lo largo de fisuras superficiales.Estas roturas son frecuentes en taludes recientemente excavados y en climasfríos, debido al efecto de las heladas.Los bulones suelen utilizarse como anclajes de baja capacidad, tanto activoscomo pasivos. Su capacidad o carga admisible, suele oscilar entre 5 y 50 tonpor bulón.Los anclajes por cable pueden tener una longitud mucho mayor, en ocasionessuperficiales a los 100 m y una capacidad de carga también superior,generalmente entre 20 y 200 ton por anclaje.A diferencia de los bulones, es poco frecuente su empleo como anclajespasivos. Los anclajes por cable se emplean para estabilizar grandes masasdeslizantes con superficies de rotura profundas.2.5 Formas de anclar los Pernos.Existen dos formas de anclar el perno a la roca: mediante un anclaje puntual ocon un anclaje repartido.Los pernos de anclaje puntual tienen un dispositivo para empotrar el sistemade anclaje en el fondo del barreno. Son muy deformables, ya que el acero queconstituye las barras admite alargamientos repartidos de hasta el 10 %; poreste motivo se recomienda su uso en terrenos muy deformables.A continuación se describen los principales aspectos de los pernos.Pernos de Cuña.- los pernos de cuña se utilizan muy poco en la actualidad.En un extremo del perno hay una hendidura en la que se introduce una cuña, yen el otro extremo un roscado y una tuerca. Para colocar estos pernos,primeramente se golpea la barra hasta que la hendidura del perno se abre y seclava en la roca. A continuación, se coloca la placa base y se aprieta la tuerca,proporcionando así una cierta tensión inicial de anclaje.
  6. 6. Pernos de Expansión.- Este tipo de pernos se anclan debido a la aperturaque se produce en dos valvas metálicas ranuradas al apretar el perno, cuyoextremo roscado hace descender un topo en cuña. La eficacia de un perno deanclaje puntual depende de la presión de apriete al colocarlo; se suelen apretarcon una llave de atornillamiento eléctrico, hidráulico o neumático.Pernos de Anclaje Repartido.- El anclaje de este tipo de pernos a la roca, seefectúa en toda la longitud del barreno, bien con cemento o resina. En estosúltimos la resina y el endurecedor se colocan en unas cápsulas en el fondo delbarreno; al introducir la varilla metálica y girarla, se perforan estas capsulas yse mezclan bien sus constituyentes. Las varillas pueden ser de diversos tipos:lisas, con filete helicoidal a lo largo de toda la varilla o lisa con filete de tornilloen el extremo que penetra en el barreno y con cabeza fija o tuerca en el otroextremo.Pernos de Anclaje Mecánico.- Perno “Split-Set”. Este perno está constituidopor un tubo flexible, construido con chapa de 2,3 mm de espesor, con unaranura longitudinal. El perno, que es de mayor diámetro que el barreno, alintroducirse en el sondeo se adapta a éste totalmente, disminuyendo sudiámetro, debido al cierre de la ranura longitudinal.2.6 Usos de los Anclajes  Casos más comunes son los muros de tierra en donde es necesario garantizar la estabilidad de la masa de suelo, y por ende en la obra. En este sentido, cabe destacar que en las construcciones civiles o mineras se viene utilizando cada vez con mayor frecuencia y éxito los anclajes inyectados para sostener muros y absorber momentos volcadores.  Como elemento que contrarresta las sub-presiones producidas por el agua, en el sostenimiento de techos u hastiales de obras en obras subterráneas de vialidad, de centrales hidroeléctricas y mineras, e igualmente en taludes construidos con masas de suelo y rocas. Las obras subterráneas tales como galerías y túneles de vialidad el problema fundamental que se plantea es de asegurar el sostenimiento mediante anclajes durante y posterior al periodo de excavación, definiendo y construyendo un soporte y revestimiento capaz de asegurar la estabilidad definitiva de la obra.  Uno de los grandes problemas que afronta la industria de la construcción, en las grandes excavaciones necesarias para edificios altos, es la implementación tradicional de grandes muros de contención, cuyo costo puede volverse prohibitivo, y cuyas dimensiones pueden afectar a la arquitectura de los proyectos.
  7. 7. 3. INTERPRETACIÓN.En toda actividad sea está de construcción civil o minera, el sostenimiento delas labores es un trabajo adicional de alto costo que muchas de las vecesreduce la velocidad de avance y / o producción pero que a la vez es unproceso esencial para proteger de accidentes tanto al personal como a losequipos que intervienen en estas construcciones.Desde este punto de vista conocemos varios métodos de refuerzo de la roca,pero de todos el de pernos de anclaje es el más efectivo, rápido de instalar yde bajo costo. En este sistema se conocen diversos tipos de pernos que hansido desarrollados a lo largo de muchos años tanto por las investigaciones deciertos grupos como por las industrias fabricantes para su aplicación en laestabilización de excavaciones subterráneas y superficiales.Es por esto que en la actualidad se está implementando el uso de los pernosde anclaje como una de las medidas de mitigación para estabilizar las rocas ysuelos que con el empleo de otras obras complementarias dan mayorseguridad a la inestabilidad que existe en algunos terrenos, puesto que estosresisten en muchos casos mayor peso y sobrecarga que por ejemplo un murode contención.4. CONCLUSIONES.  Los pernos necesarios para soportar los taludes finales de una excavación a corte abierto se deberán instalar tan pronto como sea posible, después de remover cada etapa de excavación y antes de hacer las voladuras correspondientes a la etapa de excavación siguiente.  Las longitudes básicas de anclaje (lb) dependen, entre otros factores, de las propiedades de adherencia de las barras y de la posición que ocupan en la pieza de hormigón.  Los anclajes transmite al soporte las solicitaciones a que son sometidos, trabajando fundamentalmente a tracción, a esfuerzo cortante o una combinación de ambos.  Fundamental con el anclaje del terreno se consigue un sostenimiento efectivo mediante la instalación de barras de acero y su posterior inyectado, todo en un reducido espacio de talud o excavación.
  8. 8. BIBLIOGRÁFIA:ANCLAJES DE INYECCIÓN. Egesa Bauer, Catálogo Informativo, 6p.AYALA, F., et al (1987), “Manual de Taludes”, Instituto Geológico y Minero deEspaña, 456 p.BARRON, K., COATES, D. y GYENGE, M., (1970), “Artificial Support of RockSlopes”, Department of Energy and Resources, Mines Branch, Canada,Research Report No. 228, 144p.HABIB, P. (1989), “Recommendations for the Design, Calculation, Constructionand Monitoring of Ground Anchorages”, A. A. Balkema, 115p.MEKANO4, S.A., (1996), “Anclajes al Terreno MK4”, Catálogo, 6 p, Barcelona,España.MUZÁS, F., (1980), “Anclajes”, capítulo 13, Tomo III, del libro “Geotecnia yCimientos”, Edición coordinada y dirigida por José Antonio Jiménez Salas,Editorial Rueda, Madrid., pp. 1143 – 1153.SCHNABEL FOUNDATION Co., (1982), “Tiebacks”, Federal HighwayAdministration, report No FHWARD/RD-82/407, Washington, D.C., 233p.

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