ANCLAJES 2010

ANCLAJES AL TERRENOANCLAJES AL TERRENO

Tomás MurilloTomás MurilloLuis OrtuñoLuis OrtuñoLuis OrtuñoLuis OrtuñoUriel & Asociados, S.A.Uriel & Asociados, S.A.

INDICEINDICE

1.- Introducción. Definición, partes de un anclaje y aplicaciones

2.-Tipos de anclaje

3.- Aspectos prácticos sobre la ejecuciónp p j

4.- Diseño

5 Pruebas de carga5.- Pruebas de carga

6.- Durabilidad y corrosión

Luis Ortuño

INTRODUCCIÓN. DEFINICIÓN.INTRODUCCIÓN. DEFINICIÓN.

(UNE-EN 1537:2001. Ejecución de trabajos especiales. Anclajes)

“Dispositivo capaz de transmitir las fuerzas de tracción que le son aplicadasa un lecho de terreno resistente”.

- Tirante (barra o cable) introducido en el terreno, concebido para trabajar a tracción

- Se fija al exterior mediante una “cabeza”, que transmite la carga a una estructura de carga a una estructura de reparto

Se fija al interior del terreno a - Se fija al interior del terreno a lo largo de un “bulbo”

- Entre ambas fijaciones puede

Luis Ortuño

Entre ambas fijaciones puede disponerse una “longitud libre”.

INTRODUCCIÓN. INSTALACIÓNINTRODUCCIÓN. INSTALACIÓN

P d i t l ió tí i l j f d

Luis Ortuño

Proceso de instalación típico para anclajes perforados e inyectados con lechada

INTRODUCCIÓN. APLICACIONESINTRODUCCIÓN. APLICACIONES

Arriostramiento de estructuras de contención

Estabilización de taludes

estructuras de contención

Luis Ortuño

INTRODUCCIÓN. APLICACIONESINTRODUCCIÓN. APLICACIONES

Refuerzo de estructuras

Absorción de esfuerzos en cimentaciones

Luis Ortuño

en cimentaciones

TIPOS DE ANCLAJE. FORMA DE TRABAJOTIPOS DE ANCLAJE. FORMA DE TRABAJO

PasivosPasivos: No se tesan inicialmente. Requieren la producción de

ActivosActivos: Se ponen en carga mediante un procedimiento deRequieren la producción de

movimientos relativos entre las fijaciones de la cabeza y bulbo para traccionarse

mediante un procedimiento de tesado (gato), tras lo cuál se fijan a la cabeza.

Luis Ortuño

TIPOS DE ANCLAJE. TIRANTE.TIPOS DE ANCLAJE. TIRANTE.

Anclajes de barra (pasivos o activos)

-Roscadas: Facilidad de empalme y fijación

- Corrugadas: Precisan tornear rosca para fijación o empalme. Peor calidad

Luis Ortuño

(corrosión, debilidad)

- Vidrio


Anclajes de barra (25, 32, 40, 50 y 63 mm)

TABLA 1: Características de las barras de anclaje más habitulades.

Tipo de barra Límite elástico (MPa) Carga de rotura (MPa)

C d G i i il 500 550Corrugada, Gewi o similar 500 550

Dywidag 850 1.050

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TIPOS DE ANCLAJE. TIRANTETIPOS DE ANCLAJE. TIRANTE

Anclajes de cable (siempre activos)

- Armadura constituida por uno o varios cables (cordones o t )

Luis Ortuño

torones)- Cables compuestos por un conjunto de alambres de acero (habitualmente 7)


Anclajes de cableCaracterísticas de los cables más empleados actualmente

(Y 1860 S7 15.20)

Límite elástico (MPa) 1670

Carga de rotura (MPa) 1860

Nº d l b 7Nº de alambres 7

Diámetro nominal(pulgadas - milímetros)

0.6 – 15.2

Área (mm2) 140

Límite elástico unitario (kN) 229

Carga de rotura unitaria(kN)

260

Módulo de deformación

Luis Ortuño

Módulo de deformación(N/mm2)

200.000


Cuñas y portacuñasAnclajes de cable

Luis Ortuño


Otros

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TIPOS DE ANCLAJE. VIDA ÚTILTIPOS DE ANCLAJE. VIDA ÚTILPROVISIONALES:

Vida de servicio limitada en el tiempo Vida de servicio limitada en el tiempo

Depende de las Normas: 9 meses , 2 años, durante la obra

PERMANENTES:

Más allá del tiempo de los provisionales. Durante la vida útil de la obra.Más allá del tiempo de los provisionales. Durante la vida útil de la obra.

Exigen mayores coeficientes de seguridad y mayores controles en general (cargas, movimientos, etc).( g , , )

Exigen más protecciones contra el deterioro (corrosión)

(La Norma suiza SIA, indica que los anclajes permanentes han de cumplir una serie de requisitos, entre los que se cuenta su “replaceability”. En este sentido prescribe que

” la estructura se debe diseñar de forma que en cualquier momento sea

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la estructura se debe diseñar de forma que en cualquier momento sea posible reemplazar cualquier anclaje que falle con anclajes nuevos o implementar medidas equivalentes”)

TIPOS DE ANCLAJE. VIDA ÚTILTIPOS DE ANCLAJE. VIDA ÚTIL

BARRAS

Luis Ortuño

TIPOS DE ANCLAJE. VIDA ÚTILTIPOS DE ANCLAJE. VIDA ÚTIL

Permanente

CABLESCABLES

Provisional

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TIPOS DE ANCLAJE. BULBOTIPOS DE ANCLAJE. BULBO

INYECCIÓNINYECCIÓN

Anclajes con inyección única global (IU) ó (IGU): Se realiza de una sola vez, rellenando el taladro a baja presión mediante un conducto que llega hasta el fondo.

Anclajes con inyección repetitiva (IR): Se inyecta en varias fases y a través de varios puntos. Previamente se realiza una inyección IU.

Anclajes con inyección repetitiva selectiva (IRS): La inyección se ejecuta en varias fases y a través de varios puntos, pudiendo controlar en cada uno de ellos la presión y volumen alcanzados en cada fase de inyecciónellos la presión y volumen alcanzados en cada fase de inyección. Previamente se realiza una inyección IU.

Otros bulbos Otros bulbos

Ej. Bulbo múltiple. Anclajes IU o IR con 4 a 6 tirantes de varios cables Ej. Bulbo múltiple. Anclajes IU o IR con 4 a 6 tirantes de varios cables

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j p jj p jcada uno (2 ó 3). Cada tirante con longitud libre distinta para formar cada uno (2 ó 3). Cada tirante con longitud libre distinta para formar bulbos “en serie”, uno tras otro. bulbos “en serie”, uno tras otro.

TIPOS DE ANCLAJE. MODIFICACIÓN DE CARGATIPOS DE ANCLAJE. MODIFICACIÓN DE CARGA

NO RETESABLENO RETESABLENO RETESABLENO RETESABLE

RETESABLE DE “RABOS” LARGOSRETESABLE DE “RABOS” LARGOS

En bulones, 5 cm para manguito de empalmeEn cables, 40 cm para acoplamiento del gato

RETESABLE CON CABEZA RETESABLE CON CABEZA ESPECIALESPECIAL

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ESPECIALESPECIAL

EJECUCIÓNEJECUCIÓN

1.- Fabricación del anclaje (montaje)

2.- Perforación

3.- Introducción del tirante3. Introducción del tirante

4.- Inyección

5 C l ió d b t d5.- Colación de cabeza y tesado

6.- Acabados

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EJECUCIÓN. FABRICACIÓNEJECUCIÓN. FABRICACIÓN

Cada fabricante posee sus elementos (vainas, centradores, separadores, etc))

Los anclajes permanentes con doble protección se montan siempre en un taller especializado

El resto puede montarse en obra, lo que permite modificar la longitud “sobre la marcha” (ya no es habitual).

No es una fase crítica, pero se debe comprobar:

E i t i t i i i t d t d d- Existencia y correcto posicionamiento de centradores y separadores

(manejo, envuelta de lechada (corrosión, adherencia en bulbo))

- Los conductos de inyección si existen deben llegar al final delLos conductos de inyección, si existen, deben llegar al final del anclaje

- Las uniones con manguitos (barras). Contratuercas para evitar el aflojamiento Recubrimientos anticorrosión (termorretráctil)

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aflojamiento. Recubrimientos anticorrosión (termorretráctil)

-Vainas sin roturas por manipulación (corrosión)

EJECUCIÓN. PERFORACIÓNEJECUCIÓN. PERFORACIÓN

La perforación de un anclaje presenta un gran número de variables.

Diámetros: desde 68 mm para barras de 25 mm hasta más de 200 mm paraDiámetros: desde 68 mm para barras de 25 mm, hasta más de 200 mm paraanclajes más complejos. “Guía para el diseño y la ejecución de anclajes alterreno en obras de carreteras”, D.G.C.).

S f ó ( )Sistemas de perforación (a destroza) :

Mediante rotación o rotopercusión. Adicionalmente, dentro del sistemade rotopercusión, la percusión puede ser en cabeza o en fondo.de rotopercusión, la percusión puede ser en cabeza o en fondo.

Con o sin revestimiento (estabilidad, deformación, “escape” de fluido)

Con aire o agua como fluido de barrido (para eliminar el detritus)Con aire o agua como fluido de barrido (para eliminar el detritus)

Otras variables:

La velocidad de avance y de rotaciónLa velocidad de avance y de rotación

La combinación de rotación y percusión, tanto para el revestimientocomo para la maniobra interior

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La presión y caudal del fluido de barrido

Las secuencias de barrido del taladro

EJECUCIÓN. PERFORACIÓNEJECUCIÓN. PERFORACIÓN

Sobre el fluido de perforación:

•El aire penetra más por los huecos intergranulares y las fisuras del terrenoEl aire penetra más por los huecos intergranulares y las fisuras del terreno.Además, no está sometido a la gravedad, por lo que tiene más facilidad paraascender hacia la superficie, donde suelen situarse las cimentaciones próximas.

•El agua es menos penetrante, pero plantea el problema de introducir aguadonde posiblemente antes no había, o no había en tanta cantidad. En general, laalteración de las paredes del taladro es mayor cuando se emplea agua

•El efecto nocivo del fluido empleado depende también del trabajo delmaquinista, que puede actuar controlando la presión y el caudal, y evitando“tapones” durante la perforación, que hacen que el fluido en vez de retornarp p , q qhacia la boca del taladro intente salir hacia el terreno.

•El empleo de aire no está recomendado en suelos en los que exista nivelfreático o suelos cohesivos “húmedos” ya que su eficacia al barrer disminuyefreático, o suelos cohesivos húmedos , ya que su eficacia al barrer disminuye,la perforación queda menos limpia de detritus, y por tanto el bulbo puede tenermenos adherencia.

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•Ambos fluidos presentan inconvenientes al entorno de la obra (polvo y agua)

EJECUCIÓN. INTRODUCCIÓN DEL TIRANTEEJECUCIÓN. INTRODUCCIÓN DEL TIRANTE

• Tras la perforación y las maniobras de limpieza del taladro se procede lo• Tras la perforación y las maniobras de limpieza del taladro, se procede loantes posible a la introducción del anclaje, que debe llegar sin problemashasta su posición prevista.

• Los anclajes de barra se empalman a medida que se van introduciendo.Para los empalmes se emplean manguitos con contratuercasPara los empalmes se emplean manguitos con contratuercas.

• Conviene mantener los anclajes limpios evitando que se arrastren por elConviene mantener los anclajes limpios, evitando que se arrastren por elsuelo al introducirlos.

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EJECUCIÓN. INYECCIÓNEJECUCIÓN. INYECCIÓN

FuncionesFunciones:

•Elemento de transferencia de carga entre el tirante y el terreno en la zonade bulbo.

•Barrera frente a la corrosión del tiranteBarrera frente a la corrosión del tirante.

TiempoTiempo dede ejecuciónejecución:

•Lo antes posible para minimizar la alteración y decompresión de lasLo antes posible para minimizar la alteración y decompresión de lasparedes del terreno (FHWA < 8 a 12 horas tras la perforación).

•En realidad, el tiempo debería depender del tipo de terreno perforado.

- En rocas, sin agua, hasta 24 horas (al día siguiente)

- En suelos con agua o excesiva humedad, debería inyectarse cadal j t d f l i i tanclaje antes de perforar el siguiente

- En casos intermedios puede ser suficiente con inyectar al final de lajornada los anclajes perforados durante la misma

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jo ada os a c ajes pe o ados du a e a s a


TiposTipos dede inyeccióninyección. ÚNICAÚNICA GLOBALGLOBAL (IU)(IU) ÓÓ (IGU)(IGU)

La inyección se hace de una sola vez. Sus características y detalles principalesson los siguientes:

La lechada se introduce siempre desde el fondo de la perforación AlLa lechada se introduce siempre desde el fondo de la perforación. Alinyectar de “abajo a arriba”, la lechada desaloja tanto el agua como eldetritus, e incluso puede arrastrar parte del que haya quedado en lasparedes del taladro Si no se hace así, se corre el riesgo de que quede aguaparedes del taladro Si no se hace así, se corre el riesgo de que quede aguaen el fondo el taladro, o bien se acumule más detritus.

Siempre se inyecta toda la longitud del anclaje.

El proceso de inyección suele acabar cuando la lechada sale por la bocadel taladro con el mismo color y consistencia que la lechada inyectada, loque sirve para controlar que el taladro se ha rellenado satisfactoriamente.q p q

A menudo se cree que con este procedimiento (inyección única IU), el bulbose inyecta a presión, pero no es cierto.

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TiposTipos dede inyeccióninyección. INYECCIÓNINYECCIÓN REPETITIVAREPETITIVA (IR)(IR)

Comienza con una inyección global tipo (IU) desde el fondo del taladro. A laspocas horas se vuelve a inyectar en varias fases y a través de varios puntospocas horas se vuelve a inyectar en varias fases y a través de varios puntos.

Dependiendo de los tubos “extra” de inyección con que se haya equipado alanclaje, se pueden distinguir a su vez dos variantes.

- Con varios tubos de inyección de varias longitudes, que se inyectanuno tras otro. Este método resulta muy sencillo y se puedeimplementar fácilmente en obra simplemente añadiendo a los anclajesimplementar fácilmente en obra simplemente añadiendo a los anclajesacopiados conductos de polietileno adicionales, de unos 2 cm dediámetro.

C ú i d t d i ió d t d d i ál l- Con un único conducto de inyección, dotado de varias válvulas enla zona de bulbo. Al inyectar por el interior del conducto, las válvulas seabren de forma más o menos simultánea, en función de la resistenciaque encuentre cada una

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que encuentre cada una.

EJECUCIÓN. INYECCIÓN.EJECUCIÓN. INYECCIÓN.

TiposTipos dede inyeccióninyección. INYECCIÓNINYECCIÓN REPETITIVAREPETITIVA IRIR

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TiposTipos dede inyeccióninyección. INYECCIÓNINYECCIÓN REPETITIVAREPETITIVA SELECTIVASELECTIVA IRSIRS

Permite inyectar en varias fases y a través de varios puntos, perocontrolando la presión alcanzada y el volumen inyectado en cada una deellos.

La técnica más extendida para estas inyecciones IRS consiste en emplear unatubería equipada con válvulas antirretorno (tubos-manguito), situadas en generalcada metro de longitud.cada metro de longitud.

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Por el interior de la tubería se introduce un varillaje o conducto de inyección dotado de un obturador doble en su extremo, que permite aislar una determinada válvula antirretorno o manguito e inyectar a presión de formadeterminada válvula antirretorno o manguito, e inyectar a presión de forma localizada a través de la misma. Al recibir la lechada a presión, el manguito se dilata y deja salir la lechada de forma localizada. Cuando finaliza la operación, el manguito vuelve a cerrarse e impide el retorno de la lechadamanguito vuelve a cerrarse e impide el retorno de la lechada

Obturador deshinchado

Obturador hinchado (posición de inyección)

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EJECUCIÓN. INYECCIÓNEJECUCIÓN. INYECCIÓNTiposTipos dede inyeccióninyección. INYECCIÓNINYECCIÓN REPETITIVAREPETITIVA SELECTIVASELECTIVA IRSIRS

TuboTubo flexibleflexible parapara inyeccióninyección IRSIRS..AnclajesAnclajes provisionalesprovisionales

Válvula Válvula antirretornoantirretorno. Anclaje permanente. . Anclaje permanente. INYECCIÓN IRS.INYECCIÓN IRS. TUBERÍA FLEXIBLETUBERÍA FLEXIBLE..

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INYECCIÓN IRS. INYECCIÓN IRS. TUBERÍA FLEXIBLETUBERÍA FLEXIBLE..

EJECUCIÓN. INYECCIÓNEJECUCIÓN. INYECCIÓNTiposTipos dede inyeccióninyección. INYECCIÓNINYECCIÓN REPETITIVAREPETITIVA SELECTIVASELECTIVA IRSIRS

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ObturadorObturador dobledoble dede membranamembrana parapara inyeccióninyección IRSIRS porpor elel interiorinteriordede tuberíastuberías dede pequeñopequeño diámetrodiámetro.. SalidaSalida dede lechadalechada enen tramotramo enenespiralespiral



Se puede repetir las veces que sea preciso, dando lugar a un bulbode inyección de gran calidad

Finaliza cuando se alcanza presión suficiente en cada válvula,limitándose también el volumen en cada válvula por cada fase deinyección. El número de fases de inyección suele ser de al menosddos.

El volumen que se inyecta en cada fase no suele ser superior a unosEl volumen que se inyecta en cada fase no suele ser superior a unos 50 litros por cada válvula. Las presiones de cierre a alcanzar tras la última fase son siempre mayores de 1 MPa.

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EJECUCIÓN. LECHADAEJECUCIÓN. LECHADA

R l ió / t 0 4 0 6 (0 4 ll d t l d lRelación a/c entre 0.4 y 0.6 (0.4 para sellado entre la armadura y lasvainas anticorrosión). Es necesario el uso de aditivos.

La importancia de conseguir lechadas tan espesas radica en laa po ta c a de co segu ec adas ta espesas ad ca e aprotección frente a la corrosión.

Pueden emplearse también morteros, que pueden ser útiles paraevitar pérdidas de lechada en los taladrosevitar pérdidas de lechada en los taladros.

Las lechadas para las reinyecciones en los métodos (IR) e (IRS)son más fluidas. Para ellas se emplean dosificaciones a/c del ordenpde 1.

Salvo en bulbos muy cortos en rocas duras, el fallo del bulbo seproducirá por el terreno y no por la lechada por lo que en esteproducirá por el terreno, y no por la lechada, por lo que en estesentido la resistencia de la lechada no es decisiva.

Fraguado de 3 a 7 días.

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EJECUCIÓN. CABEZA Y TESADO.EJECUCIÓN. CABEZA Y TESADO.CABLES

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EJECUCIÓN. CABEZA Y TESADO.EJECUCIÓN. CABEZA Y TESADO.

•En los anclajes de barra pasivos se aprieta con una llave la tuercat l l d f l d d t d d l

BARRAS

contra la placa, de forma que la armadura quede tensa desde elprimer momento.

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EJECUCIÓN. CABEZA Y TESADO.EJECUCIÓN. CABEZA Y TESADO.

•En los anclajes de bulbo múltiple cada gato tesa un tirante (de tresbl l f t )

MULTIBULBO

cables en la foto)

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EJECUCIÓN. ACABADOS.EJECUCIÓN. ACABADOS.

•Corte de rabos si es preciso

•En anclajes permanentes, relleno con lechada o con un productoanticorrosivo de la parte de taladro que pudiera quedar hueca bajoanticorrosivo de la parte de taladro que pudiera quedar hueca bajoel apoyo de la placa.

•Colocación de la caperuza de protección y sus elementos

•Relleno de la caperuza con algún producto anticorrosión.

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DISEÑODISEÑO

Una vez determinadas las cargas de anclaje necesarias, las variablesa definir son al menos las siguientes (dependientes unas de otras):

1.- Inclinación y separación entre anclajes. Estructura de reparto.

2.- Tipo de anclaje

3.- Material y sección del tirante

4.- Longitud y diámetro del bulbo

5.- Longitud libre

6.- Otros (condiciones de perforación)

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DISEÑO. INCLINACIÓN.DISEÑO. INCLINACIÓN.

Habitualmente descendente para:

Alcanzar niveles de terreno más profundos, normalmente másresistentes, suficientemente alejados de la estructura y del volumen deterreno a contener, para alojar el bulbo en ellos con la menor longitudp j gde anclaje posible.

Facilitar el proceso de inyección, evitando la necesidad de obturar laboca del taladro y colocar tubos de salida del aireboca del taladro y colocar tubos de salida del aire.

Alejar la perforación de cimentaciones o estructuras enterradascercanas.

La inclinación depende de cada problema (pantallas, taludes,subpresión, etc).

•Para taludes y estructuras de contención, 15 a 35º

•A partir de 45º, poco aprovechamiento de la fuerza horizontal en el caso

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de pantallas

DISEÑO. INCLINACIÓN.DISEÑO. INCLINACIÓN.

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DISEÑO. SEPARACIÓN.DISEÑO. SEPARACIÓN.

Separaciones máximas. Se debe considerar que:

Al aumentar la separación disminuye el número total de anclajesnecesarios, pero aumenta la carga de trabajo de cada uno de ellos (ysu armadura, longitud de bulbo, etc).g )

Cuanto más separados se dispongan los anclajes, mayor será laconcentración de cargas en la estructura de reparto o en la superficiedel taluddel talud.

En taludes, condiciones de estabilidad de posibles superficies derotura que puedan desarrollarse entre alineaciones de anclajes.

Separaciones mínimas:

•Por eventual interacción entre bulbos:1 5 a 2 m (1 m en BSI)Por eventual interacción entre bulbos:1,5 a 2 m (1 m en BSI)

•Aumentar separación con anclajes largos (desvío)

•Aumentar separación con inyección IRS

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Aumentar separación con inyección IRS

•Alternativamente, disponer cambios de longitud libre o inclinación

DISEÑO. SEPARACIÓN.DISEÑO. SEPARACIÓN.

Modificaciones geométricas para distanciar bulbos

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DISEÑO. ESTRUCTURAS DE REPARTO.DISEÑO. ESTRUCTURAS DE REPARTO.

Muchas posibilidades en función del tipo de terreno, carga del j ió t ti tanclaje, separación, proceso constructivo, etc.

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DISEÑO. CARGA EN TIRANTE.DISEÑO. CARGA EN TIRANTE.

Método tradicional:

•En anclajes provisionales FW<0 75 f k (Factor de seguridad de 1 33)En anclajes provisionales, FW<0,75 fyk (Factor de seguridad de 1.33)

•En anclajes permanentes, FW<0,60 fyk (Factor de seguridad de 1.66)

En la actualidad

•Coeficientes de seguridad parciales mayorando la acciones y minorando•Coeficientes de seguridad parciales, mayorando la acciones y minorando la resistencia de los materiales. Permite considerar vida útil, importancia de la obra, consecuencias de un fallo, etc).

•D.G.C: 1,33 y 1,72 (provisionales y permanentes)•H.P.p-96; 1,4 a 1,8 y 1,6 a 2.0

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TABLA 3: Cargas en servicio para algunas barras habituales(expresadas en kN)

Diámetro (mm) Provisional Permanente Provisional PermanenteAcero tipo 900/1030Acero convencional (500/550)

Diámetro (mm) Provisional Permanente Provisional Permanente25 184 142

26.5 372 28832 302 233 543 42032 302 233 543 42036 687 53140 471 36450 737 570

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TABLA 4: Cargas en servicio para anclajes de cable (expresadas en kN)

nº de cables Provisional Permanenten de cables Provisional Permanente2 344 2663 515 3984 687 5314 687 5315 859 6646 1031 7977 1202 9308 1374 10639 1546 1195

10 1718 132811 1889 146111 1889 146112 2061 1594

NOTA: Cables tipo 1860 S7 15.20 (0.6 pulgadas)

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DISEÑO. TIPO DE ANCLAJE.DISEÑO. TIPO DE ANCLAJE.

TIPOTIPO DEDE ARMADURAARMADURA

Barras:

•Anclajes activos y pasivos: (mayor rigidez axial y transversal)Anclajes activos y pasivos: (mayor rigidez axial y transversal)

•Menor carga que con cables (mayor sección para la misma carga).

• Ejecución algo más sencillaEjecución algo más sencilla

•Para cargas discretas (<500 kN) y longitudes cortas, quizás máseconómicas.

•Cables:

•Siempre activos.

•Admiten grandes cargas de diseño

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DISEÑO. TIPO DE ANCLAJE.DISEÑO. TIPO DE ANCLAJE.

SISTEMASISTEMA DEDE INYECCIÓNINYECCIÓN

Función del tipo de terreno y de la carga requerida

• Las (IR) o (IRS) mejoran la adherencia del bulbo:Las (IR) o (IRS) mejoran la adherencia del bulbo:

• Suelos de bajas características geotécnicas

• Grandes cargas que den lugar a bulbos IU “excesivamente largos”Grandes cargas que den lugar a bulbos IU excesivamente largos .

• Incertidumbre de que IU rellene la zona de bulbo en toda su longitud(suelos granulares flojos, rocas con fracturas abiertas u oquedades).P t l fi i t l l ét d d i ióPara estos casos suele ser suficiente emplear el método de inyecciónrepetitiva (IR).

• La mejora con inyecciones repetitivas en suelos duros o densos puedej y p pser reducida.

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DISEÑO. LONGITUD Y DIÁMETRO DE BULBODISEÑO. LONGITUD Y DIÁMETRO DE BULBO

CÁLCULOCÁLCULO1.- Se supone una tensión tangencial última uniforme en el contacto1. Se supone una tensión tangencial última uniforme en el contactobulbo-terreno. PNd / (π DN Lb ) ≤ aadm

PNd : Carga nominal mayorada

DN : Diámetro nominal o de perforación del bulbo

Lb : Longitud del bulbo

a : Adherencia o tensión de transferencia admisible en el contactoaadm: Adherencia o tensión de transferencia admisible en el contactolechada-terreno.

2.- Se selecciona un diámetro de bulbo en donde se pueda alojar laarmadura. (no necesariamente igual a diámetro de perforación inicial)

3.- Se determina o se estima la adherencia última:

• Ensayos de investigación****

• Estimación bibliográfica en función del tipo y resistencia del terreno* (tablas y ábacos).

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ábacos).

• Estimación “teórica” a partir de parámetros de resistencia básicos


CÁLCULOCÁLCULOC Í S G SADHERENCIA LÍMITE EN ARENAS Y GRAVAS

1,2

IU (Bustamante) MINIU (B t t ) MAX

0,8

1

(MP

a)

IU (Bustamante) MAXIU (DGC)IRS (Bustamante) MINIRS (Bustamante) MAXIRS (DGC)

0,6

nci

a lím

ite

( ( )

0 2

0,4

Ad

her

en

0

0,2

0 1 2 3 4 5 6 7 P. límite (MPa)

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0 1 2 3 4 5 6 7 ( )

0 20 40 60 80 100 120 SPT


SobreSobre lala uniformidaduniformidad dede lala adherenciaadherencia yy lala longitudlongituddede bulbobulbodede bulbobulbo

Hipótesis deuniformidad

Luis Ortuño


Ostermayer: Limita los bulbos “razonablemente económicos” a 7 m

B t t N b íd d dh i b l

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Bustamante: No observa caídas de adherencia en sus pruebas reales conbulbos de hasta 18 m.


banda extensométrica

MüllerMüller,1966

•En los 3 primeros escalones no se moviliza la parte distal

•La elongación no es lineal

•En el último escalón se carga la zona distal y la proximal “despega”

LA ADHERECIA NO ES UNIFORME

Luis Ortuño

LA ADHERECIA NO ES UNIFORME


Al t lAlonso et al.,1996

•Sólo se movilizan 7,50 m de bulbo para las cargas aplicadas

•La distribución de adherencia no es uniforme, y la carga no es lineal

Luis OrtuñoLA ADHERECIA NO ES UNIFORME


Conclusiones sobre la uniformidad de la adherencia y la Conclusiones sobre la uniformidad de la adherencia y la

longitud de bulbolongitud de bulbo

•Parece razonable recomendar que en el diseño de anclajes se considere con

longitud de bulbolongitud de bulbo

•Parece razonable recomendar que en el diseño de anclajes se considere con precaución la aplicación de hipótesis de adherencia uniforme cuando las longitudes de bulbo previstas sean importantes (más de 10 ó 12 metros).

•·Si se desea evitar acudir a estas longitudes, cabe la posibilidad de adoptar mayores diámetros de perforación, seleccionar mejores sistemas de inyección (tipo IRS), o disminuir la carga unitaria de los anclajes, o acudir a anclajes ( p ), g j , jmultibulbo.

•En caso contrario, lo más deseable será realizar pruebas de adecuación previas p ppara probar in situ la capacidad de los bulbos largos.

Luis Ortuño

PRUEBAS DE CARGA (UNEPRUEBAS DE CARGA (UNE--EN 1537:2001)EN 1537:2001)

•Ensayos de investigación. Se recomiendan de forma previa a los anclajes previstos para la obra “cuando los anclajes se utilicen en condiciones de terreno que no haya sido objeto de ensayos previos, o cuando la cargas de servicio son superiores a las adoptadas en condiciones de terreno similares”. Objetivos:

Obtener la resistencia del anclaje (arrancamiento)Obtener la resistencia crítica de fluencia, o la fluencia bajo diferentes

l é did d b j l d i icargas, o las pérdidas de carga bajo la carga de servicio.Obtener la longitud libre equivalente

•Ensayos de adecuación Se realizan en algunos anclajes de la obra para•Ensayos de adecuación. Se realizan en algunos anclajes de la obra para confirmar que se han logrado los requisitos marcados por las pruebas previas (“..al menos 3…”):

Comprobar la capacidad del anclaje para soportar una carga de pruebaComprobar la capacidad del anclaje para soportar una carga de prueba determinada.Verificar la fluencia o las pérdidas de carga para dicha carga de prueba.Comprobar la longitud libre equivalente

Luis Ortuño

Comprobar la longitud libre equivalente

PRUEBAS DE CARGA (UNEPRUEBAS DE CARGA (UNE--EN 1537:2001)EN 1537:2001)

•Ensayos de aceptación: Se realizan para cada anclaje, y sirven para dar validez a cada uno de los anclajes ejecutados:

Comprobar la capacidad del anclaje para soportar una carga de trabajodeterminada.Verificar la fluencia o las pérdidas de carga para dicha carga de trabajoVerificar la fluencia o las pérdidas de carga para dicha carga de trabajo.Comprobar la longitud libre equivalente

Luis Ortuño

PRUEBAS DE CARGAPRUEBAS DE CARGA

Gráfico carga-elongación para varios ciclos de carga

RELACIÓN CARGA-DEFORMACION ANCLAJE: B

125

135

145

85

95

105

115

a (t

)

55

65

75

85

Car

ga

0.62 * Fw : 37.5 tn

1.00 * Fw : 60 tn

25

35

45 1.37 * Fw : 82.5 tn

1.75 * Fw : 105 tn

2 12 * Fw : 127 5 tn

Luis Ortuño

15

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

Movimientos (mm)

2.12 * Fw : 127.5 tn

2.50 * Fw : 150 tn


Gráfico de fluencia para un escalón de carga.

Obt ió d kObtención de ks.

CURVA TIEMPO-DESPLAZAMIENTO PARA LA DETERMINACIÓN DE ks

Tiempo ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

=

1

2

12

logt

t

sskS

Ks depende del tipo deterreno, del nivel de

0

2

1 10 100 1000 10000 ⎠⎝ 1t

terreno, del nivel detensiones en el bulbo ydel tiempo demantenimiento de la

4

6

pla

zam

ien

to

s1

s2

carga (log)

Se establecen limites deks dependiendo del tipo

8

Des

p

s2 -

s1

ks = 1.88 mm

ks dependiendo del tipode anclaje y terreno.

Puede ser necesario

10

12

1.50Fwlog t1

log t2

log (t2 / t1)

Luis Ortuño

prolongar el ensayo


Gráfico de fluencia para varios escalones de carga

DEFORMACIONES DE FLUENCIA

0 0

1 10 100

tiempo (minutos)

ANCLAJE: B

0.0

0.5

1.0

1.5

(mm

)

2.0

def

orm

ació

n (

37 5 tn Ks = 0 252.5

3.0

37.5 tn , Ks = 0.25

60 tn , Ks = 0.91

82.5 tn , Ks = 1.19

105.0 tn , Ks = 0.83

150 tn Ks = 1 87

Luis Ortuño

3.5

150 tn , Ks = 1.87

150 tn , Ks = 1.87


Gráfico de elongaciones elásticas y plásticas. Límites de aceptación.

RELACIÓN CARGA-DEFORMACIÓN

161

DEFORMACIONES PERMANENTES

DEFORMACIONES ELÁSTICAS

ANCLAJE: B

131

141

151

161

91

101

111

121

a (

t)

51

61

71

81

Car

ga

Límite rígido

21

31

41

51

Límite flexible

rozamiento(DIN)

Luis Ortuño

11

-40 -20 0 20 40 60 80 100 120 140

Movimientos (mm)


EQUIPO Y PRECISIÓN.EQUIPO Y PRECISIÓN.

• Para ks, desplazamientos con precisión de 0,05 mm y sensibilidad de 0,01 mm (requiere calibre de precisión o pie de rey).

Luis Ortuño


EQUIPO Y PRECISIÓN.EQUIPO Y PRECISIÓN.

Para medición de carga, precisión del 2% de la máxima del ensayo. Para medir pérdidas, sensibilidad del 0,5% (requiere manómetros “no convencionales”)convencionales )

Luis Ortuño

DURABILIAD Y CORROSIÓNDURABILIAD Y CORROSIÓN

TIPOS DE CORROSIÓN.TIPOS DE CORROSIÓN.

Luis Ortuño


SITUACIONES A CONSIDERAR (FIP, 1986)SITUACIONES A CONSIDERAR (FIP, 1986)

Anclajes expuestos al agua marina

Anclajes en arcillas saturadas (poco oxígeno) con sulfatosAnclajes en arcillas saturadas (poco oxígeno) con sulfatos

Anclajes en rocas evaporíticas con cloro (por ejemplo, sal gema)

Anclajes próximos a industrias químicas corrosivas

Anclajes en suelos con niveles freáticos variablesAnclajes en suelos con niveles freáticos variables

Anclajes en suelos semisaturados

Anclajes que atraviesen estratos con composición química y contenidos de aire y agua diferentes

Luis Ortuño

Anclajes sujetos a cargas cíclicas


CONCLUSIONESCONCLUSIONES

•La norma UNE-EN 1537:2001 define los sistemas de protección a emplear para anclajes provisionales y permanentes, que habitualmente se conocen como de "protección simple" y de "doble protección" respectivamentecomo de protección simple y de doble protección respectivamente. Quedan sin definición los anclajes de barra pasivos, que quedan fuera del ámbito de la norma.

•Los anclajes permanentes con tirantes de acero de alto límite elástico deberían llevar "doble protección", tanto en el caso de barras como de cables. Esta recomendación debería extenderse a las situacionescables. Esta recomendación debería extenderse a las situaciones provisionales en las que pueda darse condiciones severas de agresividad.

•Los anclajes de barra de acero convencional (límite elástico de 500 MPa) j ( )resisten mejor la corrosión.

••La cabeza del anclaje y su empalme con la longitud libre son las partes más La cabeza del anclaje y su empalme con la longitud libre son las partes más

Luis Ortuño

expuestas y vulnerables. Debe prestarse atención especial a la ejecución de expuestas y vulnerables. Debe prestarse atención especial a la ejecución de estas zonasestas zonas.

TEXTOS Y BIBLIOGRAFÍATEXTOS Y BIBLIOGRAFÍANORMATIVA APLICABLE

Normativa nacional :

• UNE-EN 1537:2001, Ejecución de trabajos geotécnicos especiales. Anclajes. AENOR. 2001

•PG3 Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes. Artículo 675: Anclajes. Orden FOM/1382/02. Dirección General de Carreteras. Ministerio de Fomento. 2002

Otras publicaciones oficiales nacionales:

•Guía para el diseño y la ejecución de anclajes al terreno en obras de carreterasGuía para el diseño y la ejecución de anclajes al terreno en obras de carreteras. Dirección General de Carreteras. Ministerio de Fomento. 2001

•HP 8-96. Recomendaciones para el proyecto, construcción y control de anclajes al terreno. ATEP. ICCET. CICCP. 1996

Normativa internacional

Luis Ortuño

•BS 8081 British Standard Code of practice for Ground Anchorages

•DIN 4125 “Ground Anchorages. Design, construction and testing”

TEXTOS Y BIBLIOGRAFÍATEXTOS Y BIBLIOGRAFÍA

BIBLIOGRAFÍA

ALONSO, E., CASANOVAS, J., ALCOVERRO, J., “Anclajes”, Simposio sobre Estructuras de , , , , , , j , pContención de Terrenos, SEMSC, Santander, 1996

BARLEY, A., WINDSOR, C, “Recent Advances in Ground Anchor Technology with Reference to the Development of the Art”, International Conference on Geotechnical and Geotechnical Engineering, p , g g,Melbourne, 2000

BUSTAMANTE, M., “Un método para el cálculo de los anclajes y de los micropilotes inyectados”, Boletín de la SEMSC, nº 81-82, Madrid, 1986, , ,

CASANOVAS, J., “Tensión de Transferencia y Capacidad de Carga de Anclajes Inyectados”, Revista Ingeniería Civil nº72, Madrid.

FEDÉRATION INTERNATIONALE DE LA PRÉCONTRAINTE, “Corrosion and corrosion protection of prestressed ground anchorages”, Thomas Telford, London, 1986.

JIMÉNEZ SALAS, J.A. ET AL, “Geotecnia y Cimientos III. Segunda Parte”. Editorial Rueda. Madrid. y g1979.

MURILLO, T. & ORTUÑO, L. (2004): “Curso sobre taludes naturales y de desmonte en obras lineales”. Sevilla. INTEVIA.

Luis Ortuño

OSTERMAYER, H., “A review of diaphragm walls. Practice in the detail design applications of anchorages”. Institution of Civil Engineers. London. 1977.

Documents

ANCLAJES 2010