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Anclajes activos: Ejecución y Ensayos de Aceptación

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Por:Alfredo Alberto LopezConsultor Principal – SRK Consulting (Argentina)22 de septiembre de 2006 Asunción, Paraguay

Motivación:

Explicar brevemente la importancia de la medición del “Creep” en el escalón máximo de ensayo, para garantizar la vida útil del anclaje.

A través del método del ciclo de histéresis de carga o “Método del Ciclo”, podremos evaluar su ventaja a la hora de bloquear un anclaje.

Las distintas normas aplican el ciclo pero sin describir su alcance complejo, que va más allá de someter al anclaje a una carga de ensayo determinada.


1. Fabricación y Armado (componentes de un anclaje)

2. Perforación en terreno

3. Control lechadas

4. Colocación anclaje dentro la perforación

5. Inyección a presión

6. Ensayos y tesado

7. Pruebas de carga

8. Método del Ciclo

9. Conclusiones

10. Patologías


Agenda

1. Fabricación y Armado


Tubo de inyección IRS – Manguitos

Ojiva (montaje final)

Anclaje provisorio

2. Perforación en terreno


Anclajes de 20 a 80 ton Longitud: 8 a 25m

Equipos de alto rendimiento

3. Controles de lechada


Lechadas de vaina e inyección

Viscosidad: 38” de Marsch

Densidad: 1.78 a 1.82 g/cm3

4. Colocación del anclaje


3er Espigón - Pto. de Buenos Aires120 ton (28 m)

Torre Mulieris – Buenos Aires70 ton

4. Colocación del anclaje


Muelle Caleta Paula – Anclaje Definitivo: 100 ton

25 metros



Equipo compacto: Mezcla, agita e inyecta.

Alternativa: Bomba manual de inyección



5. Ensayos de tesados

Montaje para tesado y bloqueo


Cuñas reutilizables (2 y 3 gajos)


Cuñas reutilizables (2 y 3 gajos)

7. Pruebas de carga


Armado de una celda de carga: 100ton

(Rocktest-Canadá)

7. Pruebas de carga


Caja de medición Central múltiple

7. Pruebas de carga


Medición de cabeza de anclaje y apoyo flexible

7. Pruebas de carga


Medición de cabeza de anclaje y apoyo flexible

7. Pruebas de carga


Pruebas de carga verticales ubicando los bulbos en las mismas cotas del proyecto original

En toda prueba se mide desplazamientos en función del tiempo.

7. Pruebas de carga


Creep:Deformación plástica bajo carga constante que sufre el anclaje, como consecuencia de la fluencia del terreno alrededor del bulbo.

7. Pruebas de carga


Creep:Los anclajes provisorios suelen admitir valores de creep, Ks, del orden de 1.5mm a 1.8mm / módulo, los definitivos del orden de 1mm/modulo.

t

tlog

δδ k

1

2

12s

7. Pruebas de carga


7. Pruebas de carga


Ensayos de investigación, control y aceptación

La cantidad de anclajes que son sometidos a pruebas en relación al total construido, varía de acuerdo al tipo de ensayo, en el caso de ensayos de control, corresponde un porcentaje que se ubica en el rango del 2 al 5%, mientras que para los ensayos de aceptación, se exigen valores desde el 88 hasta el 95%.

7. Pruebas de carga



7. Pruebas de carga



7. Pruebas de carga



Son los ensayos que se realizan sobre anclajes de servicio elegidos al azar, donde se ejecuta una prueba de carga hasta una carga del orden del 115 % al 130% de la Carga de Servicio (CS), opcionalmente y según normativas puede llegar a valores de hasta 150% de CS.

El objetivo es validar las condiciones de diseño de una determinada línea de anclaje o bien zonas con distintos suelos en una misma obra.

7. Pruebas de carga



El punto central de esta presentación, es explicar brevemente la importancia de la medición del creep en el escalón máximo de ensayo, para garantizar la vida útil del anclaje.

A través del método del ciclo de histéresis de carga o “Método del Ciclo”, podremos evaluar su ventaja a la hora de bloquear un anclaje.

Las distintas normas aplican el ciclo pero sin describir su alcance complejo, que va más allá de someter al anclaje a una carga de ensayo determinada.

7. Pruebas de carga





Objetivos

Verificar que un anclaje , previo ensayo, soporta la carga de diseño con un coeficiente se seguridad generalmente entre 1,15 y 1,30 y que se lo bloquea a la carga del proyecto.

En concreto es una “ foto” que el anclaje es apto, si queremos que la foto sea valedera con el tiempo se deben complementar los ensayos de Aceptación con ensayos de Control.

Esta metodología resumida que se expondrá como ensayo de aceptación o puesta en tensión cumple con los puntos principales de las siguiente normativa : TA.95, Euronorma EN. 1537 , DIN 1045,PTI .



Primer Etapa – Montaje del sistema de tracción

Se ejecuta el montaje del sistema de tracción y las piezas de apoyo.

En esta tarea se controla el centrado de los cables (primordial), generalmente se realiza de forma manual para que los cables no rocen dentro del gato ni toquen el borde del orifico pasante.

Un buen centrado evita que los cables se lastimen por contactos con piezas metálicas evitando riesgos de cortes de cables y que las pérdidas por fricción sean acotadas.

Es aconsejable lubricar el tramo de cable próximo al orificio.



Segunda Etapa - Carga inicial

Una vez centrado el sistema, se fija a una carga de arranque. Esta carga impide que se desarme el montaje.

Luego, se ejecutan escalones sucesivos de carga hasta la carga de prueba (Tp).

Al llegar a este punto se realizará medición de creep.



Segunda Etapa - Carga inicial



Tercera Etapa - Medición del creep

Al llegar al último escalón (carga máxima), se inicia el registro de alargamientos. Se lee al primer minuto que sigue a la estabilización de la presión. Los períodos pueden ser de hasta 15, 30 o 60 min según el tipo de suelo o la evolución del ensayo.

El escalón de fluencia normal dura 15 min, en el caso de suelos con alta plasticidad (IP>20), se prolonga hasta 30 min y puede pasar de 30 a 60 min en el caso que se sobrepasen los valores límites de creep.

El aumento del período de lectura se realiza con el objetivo de verificar que las medidas se estabilizan.




Al final del escalón, y antes de seguir con el procedimiento, es necesario comprobar que el anclaje cumple con los criterios de aceptación reglamentarios de creep y de diseño proyectado.

Por tal razón, el anclaje debe situarse entre los límites que denominamos R1 y R2.




La recta R1 representa el caso donde el anclaje está fijado en un punto ficticio al inicio del bulbo y la recta R2 representa la situación donde la carga de ensayo se distribuye linealmente en la longitud del bulbo.

En caso de que las mediciones resulten ubicadas entre dichas rectas con un valor de creep menor al límite impuesto, se puede seguir con la etapa del ciclo de histéresis.



Cuarta Etapa - Descarga parcial

Descarga parcial en al menos 3 a 4 puntos.

Se procede a descargar el anclaje en los distintos escalones y se verifica que en el gráfico de la figura sea posible el trazo de la recta denominada “C”, la cual une estos puntos.



Quinta Etapa - Recarga

Ejecutamos la curva de recarga hasta la tracción de prueba. Se procede a recargar el anclaje en varios puntos hasta llegar a la carga de prueba (Tp) conformando un ciclo de carga-descarga.

Un criterio sano, es verificar que entre el punto B y el B’, no hay un desplazamiento mayor a al criterio del creep, si fuese mayor, es prudente y aconsejable, realizar hasta una veintena de ciclos repetitivos de subir y bajar carga para verificar que dichos desplazamientos son convergentes.



Sexta Etapa - Carga de inicio de bloqueo

En esta etapa se procede a fijar la carga de inicio de bloqueo que incluye las tareas de descarga y colocación de cuñas de tesado.

Si no utilizamos un gato de doble efecto, que permite realizar todo el proceso con las cuñas puestas, hay que quitar el gato de los cables, colocar las cuñas sobre los cables y volver a colocar el gato en su posición inicial, llevando la carga hasta la carga de inicio de bloqueo.

Esta carga debe definirse en función de las pérdidas por fricción y las pérdidas por clavado de cuñas.



Séptima Etapa - Bloqueo final

Se miden varios puntos desde la posición de la carga de bloqueo inicial (Tb), formando una doble recta , la de descarga del conjunto partiendo del punto “Tb” y la del tramo de anclaje libre, entre el gato y las cuñas, denominada “H”.



Octava Etapa - Determinación de la carga de bloqueo

En esta etapa se realiza el control del ingreso de cuñas. Una vez realizadas las curvas de descarga, son corregidas en el eje de los desplazamientos por el factor “Re” que equivale al acortamiento de un tramo de cables entre las cuñas y el apoyo en el gato. Luego se extiende una recta vertical punteada hasta a “G”, que corresponde a la recta media libre de fricciones. El punto de intersección determina la carga de bloqueo final. La cual no debería diferir de un ±5% de la carga de bloqueo final de proyecto.

9. Conclusiones


Para extender la aptitud de un anclaje en el tiempo, es recomendable combinar programas de ensayos de aceptación con ensayos de control.

El parámetro Ks proporciona una medida de control que permite detectar las cargas que detonan un comportamiento de fluencia. Para anclajes provisorios los valores admisibles tienden a hacer un poco más altos que los valores límites para anclajes permanentes, que se fijan en el orden de Ks=1mm/módulo.

Se debe tener especial cuidado al momento de hacer el montaje del gato. Es indispensable que los cables no experimenten contactos o roces con el gato o entre los mismos cables. Esto se evita con un adecuado centrado del sistema.

Los tiempos de lectura de creep se deben aumentar para suelos con IP>20 y en el caso que los valores parciales no sean admisibles.

9. Conclusiones


Estructura Fecha 06/08/2014

Diámetro [m] 0.140 Hora inicio -Obra Profundidad [m] 18.00 Hora final -Nivel Armadura 4T15 Características ensayo

Anclaje Area A1 [cm2] 5.60 Gato tipo VH100

Carga ton L.L. [m] 9.00 Área total [cm2] 181

Ensayo ton L.S. [m] 9.00 Div. Instrumento [mm] 0.01

Po [ton] Vida útil [años] 2.0 Escalón Inicial [ton] 7.2

7.2 s bk [MPa] 30

5. Bloqueo

t [ mi n ] 1 3 7 10 15 ensayo

P [ton] 7.24 18.09 28.94 39.80 54.27 72.36 72.36 72.36 72.36 72.36 72.36 63.32 54.27 45.23 36.18 45.23 54.27 63.32 72.36 68.74

s [bar] 40 100 160 220 300 400 400 400 400 400 400 350 300 250 200 250 300 350 400 380

L (mm) 0.80 11.45 21.55 31.20 46.35 65.45 65.80 66.15 66.45 66.55 66.80 66.05 61.00 53.50 45.40 47.25 53.00 60.05 68.30 68.05

ΔL (mm) 0.00 10.65 20.75 30.40 45.55 64.65 65.00 65.35 65.65 65.75 66.00 65.25 60.20 52.70 44.60 46.45 52.20 59.25 67.50 67.25

6. Descarga final Observaciones

P [ton] 68.7 54.3 36.2 18.1 7.1 s [bar]

s [bar] 380 300 200 100 40 350L (mm) 68.05 64.70 61.35 59.05 57.65 300ΔL (mm) 67.3 63.9 60.6 58.3 56.9 250Esquema de anclaje 200

L.L.= 9.00 m L.S.= 9.00 m 250300350400

L.E. 0.49 m D= 0.140 m -

7. Ciclos adicionales ( en caso de que fluencia en recarga inicial no verifique )

Dique Norte1

37

62

72.4s [bar]

40.0

1. Carga inicial2. Fluencia, f (mm) < = 1,5

3. Descarga inicial4. Recarga inicial.

Verificar fluencia < = 1,5 mm

dl1 [mm] dl2 [mm] dl3 [mm] dl4 [mm] dl5 [mm] Protocolo de lectura de descarga ajustado en fase de bloqueo luego de colocar cuñas.

Verificación (dl5 - dl1) < = 1,5 mm

1 1065

65.5

66

66.5

67

log(t[min])

f [m

m]

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

DEFORMACIÓN (mm)

CARGA (ton)

9,7m 10,8m8,6m13,1m

12,0m 1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

DEFORMACIÓN (mm)

CARGA (ton)

9,7m

10,8m

Carga de bloqueo: 58 ton

Carga de bloqueo: 52 ton

Fric1= 4 ton

Fricc2= 8 ton

service description/caption


Ancora Muro colado y anclajes activos , Asunción.


Los Patos Esplendor

Asunción, Paraguay


Dazzler

Asunción, Paraguay

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Fisuras en zona de bulbo sin inyección

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