Anclajesymicropilotes 1- 2014

7/18/2019 Anclajesymicropilotes 1- 2014

1/73

Unidad N7

ANCLAJESy

MICROPILOTES

CIMENTACIONESUTN ConcordiaIng. ALEJANDRO C. GARCAAo 2013 Sujeto a Revisin

1


2/73

I - ANCLAJES

DEFINICIN SISTEMAS DE ANCLAJESAnclaje:

Elemento estructural instalado en sueloo roca, que se utiliza para transmitir

cargas de tiro al terreno.

Mecanismo Bsico:

Transferir fuerzas de traccin que se generan

en las inclusiones hacia el suelo o la roca, a travs

de la resistencia movilizada en la interfase entre elanclaje y el material que lo rodea (raz).

2


3/73

Sistemas de Anclajes para

Estructuras Flexibles de Retencin:Placas (2,5 D/B 4)

Dados o Muertos (2,5 D/B 4)Vigas (2,5 D/B 4)

Pilotes Verticales Ej. Barrilitos en LEATVigas o Muertos sobre pilotes inclinados

(a traccin y compresin)Muros Pasivos

Anclajes Directos o Inclusiones Inyectadas.3


4/73

4Algunos Tipos de Anclajes


5/73

Tipos de Anclajes DIRECTOS:Segn la Forma de transmitir esfuerzos:

ACTIVOSPASIVOS

Segn el material al que transmiten esfuerzos:

En SUELO En ROCA

Segn la Tcnica Constructiva:Inyectados a gravedad

Inyectados a presinPost-inyectados (con vaina de inyeccin) 5


6/73

Tipos de Anclajes DIRECTOS:

Un Anclaje PERMANENTEpuede costarms de 2 a 3 veces que uno TEMPORAL.

Por: Proteccin anticorrosiva

Mayor Coef. de Seguridad Ensayos de homologacin (al 100% de qs)

Segn Duracin o Vida til:

o

PERMANENTESo TEMPORARIOS

6


7/73

Ejemplos:

7


8/73

Anclajes segn su forma de trabajar :

Anclajes Activos: Una vez inyectados se aplicauna tensin (pre-tensado), del orden de la carga detrabajo.

Armaduras de acero de alta resistencia. AltamenteCorrosivo.Usos: Inestabilidades con supericies de alla

proundas.!nsayos de Aceptacin al "##$

Anclajes Pasivos: %o se aplica pre-carga, elanclaje se activa cuando &ay movimientos de la masade suelo o roca.Usos: Inestabilidades con supericies de alla poco

proundas y problemas de erosin' uelo Claveteado.%o reuieren !nsayos de Aceptacin. 8


9/73

COMPONENTES DE UN ANCLAJE

Son bsicamente TRES elementos:

1. Cabezal2. Tendn (Longitud libre).

3.

Raz (Longitud de adherencia)

9


10/73

COMPONENTES DE UN ANCLAJE

1. Cabezal2. Tendn (Longitud Libre).

3. Raz (Longitud del Bulbo)

ANCLAJE ACTIVO

10


11/73

11


12/73

Cabezal

12


13/73

Separadores de plsticopara armaduras

Separadores de PVC tipoestrella para armaduras

13


14/73

14


15/73

TIPOS DE ANCLAJES - MICROPILOTES

BRUCE (1995) (Manuel Romana Ruiz) distingue cuatro tipos:

Tipo A:Inyectado por gravedad, pueden usarse morteros y/o lechadas

actualmente hormigones autonivelantes. SistemaIGUfrancs.

Tipo B:Inyeccin a presin, a travs de encamisado con obturador enla boca, mientras se retira. Rango de presin tpica de 3 a 10 Kg/cm 2, se

limita para evitar el consumo excesivo de lechada. SistemaIGUfrancs.

Tipo C:Inyeccin posteriorde lechada (15 a 30minutos despus decolado el mortero) a travs de una entubacin perdida con obturador en la

boca. La presin es del orden de 10 Kg/cm

2

. SistemaIRfrancs.

Tipo D:Inyeccin en varias fasesde lechada, con obturadores lo largodel tubo perdido. La presin es del orden de 25-80 Kg/cm2y generalmente

produce hidro-fracturacin. SistemaIRSfrancs, de tubo manguitos.15

RESISTENCIAS LTIMAS q POR FUSTE EN K (FHWA 1997)


16/73

RESISTENCIAS LTIMAS qsPOR FUSTE EN KPa (FHWA, 1997)

1 KPa = 9,807 tn/m2 ~ 0,01 Kg/cm2

En Rocas serecomienda limitar

qs500 Kpa= 5 Kg/cm2

16


17/73

Clasificacin de BUSTAMANTE (1.996)

Inyeccin nica global (IGU)injection globale et unitaire, en una solafase, de abajo hacia arriba, a Alta Presin. Todo el anclaje o el micropilotese inyecta en una sola etapa.

Inyeccin repetitiva (IR), en dos fases a travs de vlvulas anti-retorno aMedia Presin. Se inyecta todo el anclaje-micropilote en una primera fase ydespus se hacen inyecciones a presin a travs de un circuito con vlvulasanti-retorno.

Inyeccin repetitiva y selectiva (IRS)injection repetitive et selective,mayor nmero de re-inyecciones a travs de tubos manguitos y a AltaPresin. Primero se inyecta la vaina exterior de la armadura yposteriormente se inyecta a presin mediante vlvulas anti-retorno yobturadores la zona de bulbo definida en proyecto. Para finalizar se rellena

el interior del tubo de inyeccin.

Segn el mtodo de inyeccin se distinguen varios tipos deanclajeso micropilotes armados, Pe.:

Anclajes Inyectados Autoperforantes (AIA) mediante roto-percusin einyeccin continua, con barras huecas de rosca exterior y una brocaextrema de perforacin, con toberas para inyeccin. 17


18/73

CLASIFICACIN DE LOS MICROPILOTES SEGN AETESS (Ao 2.000)Asociacin de Empresas de la Tecnologa del Suelo y del Sub-suelo - Espaa

18


19/73

Anclaje o Micropilote con sistema IGU

(a) (b) (c) (d) (e)

Perforacin Lechada Armadura Aire a presin

a) Perforacin encamisada con sistema rtary.b) Llenado con lechada de cemento y desplazamiento de bentonita.c) Colocacin de armaduras.d) Se levanta en parte la camisa metlica y se obtura la parte superior e

inyecta por punta lechada secundaria a alta presin o se da presin a lalechada con aire comprimido.e) Se extrae totalmente la camisa y queda el micropilote conformado. 19


20/73

Fases de ejecucin

del micro-pilote

1.- Perforacin y Limpieza

2.- Colocacin de armadura tubular

3.- 4.- Tareas de Inyeccin yformacin del bulbo.

5.- Soldadura de armaduras que

sobresalen del terrenoMtodo de ejecucin de un micropilotetipo Tubfix (MASCARDI, 1985)

20

Si t IRS


21/73

Tubo ManguitoSistema IRS

21

Tubo Manguito


22/73

Tubo Manguito

22


23/73

Inyecciones de impregnacin con tubos manguitosmanchettes

Figura 2.TubosmanguitoPVC-U

Figura 1. Tubos manguitoAcero sin costura.Vlvulas cada 50 cm

23

Secuencia construccin de Anclaje o Micropilote


24/73

sistema IRSa) Perforacin de pequeo dimetrob) Colado de lechada primaria de lechada de cemento -

Vainac) Colocacin de armadura y tubo manguitos.d) Inyeccin de lechada secundaria - formado bulbo.

Vlvula Manchet

Cao de PVC de 2de dimetro

24

Micropilote con armadura de barras y cao de inyeccin de PVC


25/73

Micropilote con armadura de barras y cao de inyeccin de PVC

25


26/73

Conducto de inyeccin lechada de cemento Conducto de inyeccin agua para inflar los obturadores de goma Vlvula de goma reforzada con malla metlica inflable con agua a presin

Conducto de acero para paso de agua del obturador superior al inferior Conducto de acero perforado para inyeccin de lechada

Micropilote con tubo de acerocomo armadura y como cao

de inyeccin

Vlvula Manchet Cao de acero sin costura

26

AIA Anclajes Inyectados Autoperforantes


27/73

AIA - Anclajes Inyectados Autoperforantes

Esquema Constructivo - Anclaje con barras Ischebeck.

Excavados mediante roto-percusin e inyeccin continua, con barrashuecas de rosca exterior y una broca extrema de perforacin, con toberaspara inyeccin, que quedan perdidas formando la armadura.

A la profundidad requerida, se efecta un barrido final ascendente-descendente de unos 50 cm para generar el bulbo.

27


28/73

Pantalla anclada

28

Anclajes Autoperforantes


29/73

Anclajes Autoperforantes

29


30/73

30

Corte Anclaje Auto perforante


31/73

Corte Anclaje Auto-perforante

Corte de un anclaje inyectado exhumado (Ischebeck)

1 - Cemento Inyectado:Transmite los esfuerzos de compresin y/o traccin al suelo, formandoun conjunto homogneo barra + pasta + suelo yProporciona proteccin contra la corrosin.2 - Mortero de perforacin.

3 Suelo Consolidado circundante

Ventajas del Sistema Adaptables a todos los suelo (arcillas, limos, arenas, gravas, rocas). Autoperforantes. Rpida ejecucin (1 sola operacin). Evita perforaciones encamisadas y lodo bentnico. No requiere reinyeccin posterior. Fcil anclaje en la cabeza (tuerca + placa). Requiere maquinaria menor. Utilizable como micropilote o anclaje. Carga de rotura de hasta 350 Tn.

31

ANCLAJE MICROPILOTE AUTOPERFORANTE


32/73

ANCLAJE o MICROPILOTE AUTOPERFORANTECon Cabezal de Barrido

Barridocon cemento

32

Barras Gewi


33/73

Montaje de 3 barras Gewi 63,5 mmde armado del micropilote antes deintroducirlo en el taladro

Barras Gewi

33

Introduccin en el taladro - de la armadura del


34/73

micropilote - conformada por 3 barras Gewi de63,5 mm.

34


35/73

Cabeza del micropilote (en el centro)y los cuatro anclajes al terreno para

poder poner en carga el micropilote35

DOCUMENTACIN FOTOGRFICA


36/73

Equipo a rotopercusin

para instalar un anclaje AIA.

Seccin transversal

de un anclaje AIA.

36


37/73

Foto 3: Anclaje exhumado con zcalo Foto 4: Anclaje en arena segn Catlogoen arena

(no se observa un bulbo). Ischebeck.37


38/73

Barra de acero y broca ISCHEBECK para anclajes

38


39/73

Perforacin con inyeccin de lechada de cemento para un anclaje

con barras ISCHEBECK

39


40/73

Tubo Manguito inyectado y excavadode 0,15 m de dimetro

Sistema IGU terminado

40


41/73

41


42/73

42


43/73

43


44/73

44


45/73

45


46/73

Exhumacin de Anclajes Profundidad 3,00 m.

46


47/73

47

Ejecucin


48/73

EjecucinSe compone de dos fases principales:

Perforacindel terreno e

Inyeccinde lechada o mortero.

Tcnicas de perforacin:Dependen bsicamente del tipo de terreno.Las ms empleadas son:

1. - Rotacin2. - Roto-percusin con martillo de Fondo- OD Atlas Copco

3. - Roto-percusin con martillo en cabeza- ODEX Atlas Copco(Overburden Drilling with the Eccentric) 48

Tcnica de Inyeccin:


49/73

Tcnica de Inyeccin:

Mediante bombeo por circulacin inversa de lechada o mortero decemento.

1. Armadura tubular, el bombeo se efecta por dentro de la tubera

hasta el fondo del taladro y asciende por el espacio anularformado entre ella y el terreno, a la vez desplaza en su camino eldetritus de la perforacin.

2. Armadura compuesta por la propia entubacin, la inyeccin sehar a continuacin de la limpieza del taladro.

3. Armadura compuesta por una barra, se inyecta luego de lavado y

se introduce la barra inmediatamente despus.

En todos los tipos de inyeccin existentes vistos:repetitiva, repetitiva y selectiva y nica global, se ejecutande abajo a arriba rellenando la perforacin y son uno o combinacinde varios de estas tcnicas.

49


50/73

Aunque en algunos casos no es necesario proteger la

perforacin frente a derrumbes, lo habitual es emplearencamisado recuperable y barrido con agua y airecomprimido.

Si el terreno no es estable, puede ser necesaria la camisaperdida, y puede ser sustitutiva o complementaria de laarmadura.

El taladro se lava con agua y/o aire comprimido. Si laarmadura es tubular (la ms utilizada), se introduce en la

perforacin una vez concluido el lavado.

En el caso en el que la armadura sea de barra, se introducir

sta una vez inyectado el taladro.50


51/73

CLCULOANCLAJES y MICROPILOTES

51


52/73

Profundidad y DistanciasMnimas entre AnclajesSegn C. S. Oteo Mazo

Para que no haya interferencia

entre esfuerzos.

Para que desarrolle el E P. Fuera de la cua de

deslizamiento mas una

revancha.

52


53/73

53

A- Arrancamiento:


54/73

TeorasBalla (1961)Meyerhof y Adams (1968)

Vesic (1971) Pull-out capacityMicucci (1982) y Nuez (1988)

No arrojan resultados concordantes

B- Hundimiento:

54

B - Distribucin de esfuerzos


55/73

B - Distribucin de esfuerzos

Las tensiones de adherencia

o cizallamiento u:No son constantes con laprofundidad.Dependen del mtodoConstructivo

Micropilote aCompresin

55

A - Distribucin de esfuerzos


56/73

en un Anclaje o Micropilote a Traccin

Tensiones de Adherencia o Cizallamiento , que transfiere un anclajeal suelo que lo rodea; y su distribucin a lo largo del mismo, segn crece

la carga.56

HOBST y ZAJIC 1977; SHIELDS et al 1978; CASANOVAS 1989; BARLEY 2000Anclajes con bulbos inyectados llevados a rotura:

Indican que la tensin cuando se moviliza un anclaje; No puede


57/73

Indican que la tensin cuando se moviliza un anclaje; No puede

considerarse constante en toda la longitud de sellado, debido a laincompatibilidad entre los mdulosEs del acero, de la lechada y del suelo.

Durante las cargas iniciales, en el comienzo del bulbo se

produce una concentracin de tensiones de adherencia y enel extremo inferior la tensin movilizada es prcticamente nula.

A medida que la carga de tiro aumenta la concentracinprogresa hacia el extremo del anclaje, fenmeno de descalceprogresivo.

La QU de arranque no es proporcional a la longitud de sellado,se usa un valor denominado longitud efectiva de fijacin le.

La capacidad a rotura es atribuible en un alto porcentaje a

lale, mientras que el resto de la longitud sellada por inyeccinli-lecasi no colabora. 57

Clculo de Anclajesy Micopilotes


58/73

por Traccin o Fuste Expresiones de la Forma:

Qu = uX

. D. leleli

En Arena: u = o . K . tan .h. Kp. tan En Arcilla: u = Ca 2/3 . CU

No es posible contar con expresiones algebraicas generales para el diseo.

La gran variedad de sistemas de anclajes ha generado una importante nubede datos de capacidad al arranque, por consiguiente los mtodos de clculoen general contemplan coeficientes empricos no generalizables. 58

Comportamiento muy sensible a las propiedades fsico-mecnicas del sueloy a la metodologa de instalacin.

Cuestiones crticas en anclajes inyectados auto-perforantes (AIA).


59/73

Anclajes tipo IR o IRS conforman una pieza de una longitud detransferencia que transmite las cargas de traccin al bulbo y una longitudsellada o bulbo de suelo inyectado: Segn GOUVENOT (1973) tales bulbos, generados mediante el sistema

de Tubo Manguitos, se producen para presiones de inyeccin del ordende 10 a 25 Kg/cm conformando dimetros no inferiores a 3 veces el de la perforacin.

La resistencia friccional se incrementa de 200% a 400% respecto a lainyeccin por gravedad.

Teora de Expansin de Cavidades: Cualquier sistema de anclajes activos

por inyeccin admite una expansin del zcalo o bulbo que se traduce enuna pre-compresin o pretensado del suelo circundante y en consecuenciaen un incremento de sus caractersticas mecnicas y de la tensin de

adherenciau.

La cuantificacin de estos fenmenos es esencialmente emprica,obtenida de un gran nmero de ensayos a rotura.

59

Metodologa Francesa - Michel Bustamante (1985)

B d d P i t B t t D i


60/73

Basndose en ensayos dePresimetros, Bustamante y Doix

estiman la capacidad de carga de micropilotes ejecutadospor inyeccin a alta presin - IGU e IRS .

La lechada inyectada a alta presin, penetra parte en el sueloy adems provoca una expansin de la cavidad formada por laherramienta de perforacin.

Anlogamente un ensayo presiometrco, provoca la

expansin del suelo con una membrana que se dilata bajo unapresin conocida. IRS 2 IGU

En 1985 se propone un mtodo de clculo basado en lapresin lmite PL obtenida de un ensayo con PresimetroMenard.

En el pas se utiliza la equivalenciaPL vsN (SPT).60

Ensayo Presiomtrico MenardResultados del ensayo


61/73

IGU < PPPPLLLL IRS PPPPLLLL

61

PL Presin Lmite: Representa la presin de rotura del suelo al ser sometidoa una presin horizontal en una cavidad cilndrica.


62/73

a una presin horizontal en una cavidad cilndrica.

IRS

IGU

62

Funcin del valor corregido N60 del ensayo normal de penetracin (SPT)


63/73

IRS

IGU

63

Bustamante (1986), cuyos bacos han sidoconfirmados nuevamente (2003)


64/73

( )

En Rocas se recomienda limitar qs0,5 Mpa

64


65/73

Tcnica IRS:Logra una elevada capacidad de carga si la

presin de inyeccin es mayor a la presinlmite del suelo resistente(IRS PPPPLLLL).

Sistema IGU:La presin de inyeccin es ms baja que la

presin lmite del suelo resistente, logrndose,una capacidad de carga, bastante menor

(IGU < PPPPLLLL).

65


66/73

Para aplicar el mtodo de Bustamante es precisoque se realice una inyeccin a presin y que los

volmenes de lechada inyectadaViexcedan de losvolmenes tericos del bulbo previstoVs.

Debe inyectarse unVi entre un 50% y 100% mssobre el volumen terico Vs para compensarprdidas de lechada por exudacin en el terreno,

prdidas ligadas a la tcnica de inyeccin y paraestabilizar el suelo en la periferia del bulbo.

66

Experiencias de Lizzi (1993) Expansin de cavidades:Usa los grficos de Bustamante para qs


67/73

QF = . Dn . . L . qs

Qp = Ap . kp . PL= (.Dn2/4.) .kp .PL

Qp 0,15 . QF

Los Ensayos de Carga y la gran

Esbeltez del micropilote cuestionanel uso de Qp.

Dn = dimetro nominal de perforacin

L = longitud tramo de inyeccin delechada a presin (inyeccin secundaria)

Fs 2 (Das 1,5 a 2; para ANCLAJES)

Por PUNTA:

Por FUSTE:

67

Metodologa Francesa - Michel Bustamante


68/73

Bustamante, (1986) muestra la distribucin de la carga a lolargo del fuste. No llega prcticamente ninguna carga a lapunta. NO USAR QP.

El pilote de Uriel et al - tena una esbeltez (cocientelongitud/dimetro) de 27 y el de Bustamante de 45.- Son habituales micropilotes con esbelteces de 40 ms.- Adems el rea de la punta es muy reducida, del orden de0,05 m2 mximo.- Incluso con presiones de Inyeccin por la punta de 20 Kg/cm2la carga por la punta no superara los 10 Tn.

Es muy dudoso que un micropilote instalado en un terrenohomogneo llegue a transmitir carga a la punta.

Esto justifica la simplificacin de Bustamante e inclusola No consideracin de la carga por la punta. 68

Tope Estructural


69/73

APROXIMACIN: Valor mximo que puedetomar la carga de servicio de un micropilote.

Qf .(2/4).bk+ 2/5 . Af.fk

25% Resistencia caracterstica del hormign 40% Resistencia caracterstica del acero

Por economa de materiales, conviene determinar el topeestructural y luego darle al micropilote la longitud necesariapara que la carga admisible sea similar, aunque menor, a

ese valor tope.69

El funcionamiento de los anclajes AIA no guarda una relacin directa con losbulbos o longitudes de sellado que proclaman los autores de extensas


70/73

bulbos o longitudes de sellado que proclaman los autores de extensas

investigaciones sobre anclajes inyectados(GOUVENOT 1973; BUSTAMANTE y DOIX 1985; DA COSTA NUNES1987- 89; BRIAUD et al1998; BARLEY y WINDSOR 2000; BARLEY 2003).

La metodologa de clculo no tendra que ser la misma queaquella que considera bulbos conformados por inyeccinesttica, si es que la conformacin de anclajes AIA se

aproxima a alguna tcnica conocida, sera al jet grouting

70


71/73

NOTA: En negrita aparecen los dimetros de boca de perforacin ms usuales. En rojo, las barras msdemandadas

71


72/73

Rosca redonda tipo R.

ISO 1719,

laminada en fro.

72

TITAN - IBO-Anker

Bocas de perforacin


73/73

Otros Accesorios

73

Documents

Anclajesymicropilotes 1- 2014