149106621 Calculo Micropilote TITAN

Micropilotes-Anclajes perforados e inyectadossegún DIN 4128 y EAU E 28 con cargas admisibles desde 100 a 1500 kN

ISCHEBECKRAnclajes de Inyección

TITAN

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Micropilotes-AnclajesTITAN

Micropilotes-Anclajes TITAN perforados e inyectadossegún DIN 4128según EAU E28

según DRAFT CEN/TC 288 / WG8 Micropiles

Los Anclajes de Inyección TITAN son excelentes como micropilotes anclados,perforados e inyectados, llamados también micropilotes compuestos o raíces.

Se componen de una barra de refuerzo central hueca, como sección de aceroportante, y un cuerpo inyectado de cemento p.ej. HOZ 35 L de calidad B25,transmitiendo generalmente las cargas de tracción y compresión mediante

rozamiento al terreno a través del cuerpo de cemento.

El recubrimiento con cemento produce un encajeradial en el terreno, confiere resistencia al pandeoy protección contra la corrosión. Los espaciado-res delante cada manguito garantizan un recubri-miento min. de 20 mm.La mecánica de suelos de los micropilotes-ancla-jes inyectados demuestra una muy r educida deformación frente a pilotes hincados e inyecta-dos. (asentamiento < 5 mm bajo car ga útil).Debido a su alta resistencia al corte entre cuerpode inyección y terr eno, el movimiento necesariopara activar el r ozamiento es de unospocos milímetros.

Los micropilotes-anclajes TITAN se instalan conun procedimiento unificado con martillos de roto-percusión y con lechada de cemento como lí-quido de apoyo, evitando las perforaciones enca-misadas. Y todo esto sin vibraciones y por debajode los límites de ruido en las obras. Los Micr opi-lotes-Anclajes TITAN exigen solamente pe-queñas perforaciones, un menor número de equi-pos en las obras, de tamaño más reducido y conmenor capacidad instalada, y menos perjuicios almedio ambiente.El tubo r oscado es al mismo tiempo barra deperforación per dida, armadura y tubo deinyección. Se evitan así los trabajos de retirar lostubos de encamisado e inser ción de la barra dearmadura, duplicando en general la productividadfrente a trabajos con tubos encamisados. La per-foración con morter o de cemento (A/C ~ 0,7) yaplicación de presiones hasta 20 bares, produce

un encaje de infiltración en la zona entre cementoy suelo. Debido a un comportamiento linealelástico de carga-deformación, los micropilotes-anclajes inyectados TITAN pueden ser muy úti-les para aplicaciones con cargas expansivas, p.ej.para cargas de viento en puentes de señalizaciónde tráfico y choques de bar cos contra muros demuelles.

La rosca contínua cumple con los requerimientosde la DIN 488 r eferente al contacto de las arma-duras con el hormigón. Además permite en cadaposición la extensión o r oscabilidad, o sea lafijación con placas y tuer cas, la unión con man-guitos o el corte a longitudes inferiores en la obray el ator nillado de br ocas adecuadas al terr eno.Hay una gran variedad de br ocas para cada tipode suelo. La r osca es auto-blocante y no senecesitan contratuer cas. El tubo r oscado tienecargas portantes más elevadas en lo que serefiere a flexión, resistencia al corte y rozamiento,comparadas con barras macizas semejantes y dela misma calidad de acero.

Los micropilotes-anclajes TITAN entran dentrode la DIN 4128, según un dictamen GI 9613712 dela LGA Baviera del 17.07.1997. Pertenecen por lotanto al grupo de pr oductos estandarizados delas reglas ejemplares en la construcción (MBO).

Los micr opilotes-anclajes de inyección serecogen ya hoy en el borrador eur opeo existenteDRAFT CEN/TC 288/WG 8 Micropiles.

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diámetro del manguitodK

recubrimiento mín.con cemento de> 20 mm según DIN 4128

dDiám.

de la broca

DDiám. de la Inyecciónsecundaria de cálculo

D ≥ 2,0 x d para gravas medianas y gruesas1,5 x d para arenas y gravas arenosas1,4 x d para suelos cohesivos (arcillas, margas)1,0 x d para areniscas disgregadas, filitas, esquisto arcilloso

D aprox. 200 mm

Conducto de inyección

Manguito de empalme/cupla

Espaciador para unrecubrimiento con cementode > 20 mm

Broca arcilla

Tobera de flujo

Tuerca semiesférica

Placa de apoyopresión sobre el suelo< 8,33 N/mm2

segun DIN 104517.7.3 para B 25

Tubo de protección PEADp.ej. para longitudes libres yprotección suplementariacontra la corrosión en la zonade asiento entre la zapata dehormigón y el suelo

Inyección primaria (zona deinfiltración) estabiliza la perfo-ración y mejora el rozamiento

Suelos no cohesivos(Arenas, gravas,rocas disgregadas)

Inyección secundaria(Cemento) formandoel recubrimiento

Anclaje de Inyección conrosca contínua dearmadura para hormigónsegún DIN 488, limitandolas fisuras en el hormigón

Suelo, roca disgregada

Zona de filtrado (ce-mento) con empareda-mientos de suelosResistencia del cementoy resistencia a la defor-mación aumentandohacia el centroBroca arcilla diám. d

Barra del anclajede inyecciónMicropilotes-AnclajesTITANCuerpo de inyección condiám. mín de D>100según DIN 4128Esfuerzo transversal

Postinjectar

En caso de no alcanzar un aumento de lapresión de la inyección en unos 10 bares frente ala presión del lavado, y esto inmediatamente alfinal de la perforación, se puede realizar unapostinyección en la fase de fraguado delcemento (< 6 h) utilizando un cabezal-conector,hasta que se produzca dicha presión. Hay queanotar la presión obtenida y la cantidad decemento inyectada.

extensión del cuerpo de inyección

cemento post-inyectadocuerpo de inyección

suelo mejorado porpretesado por présion

Inyectar

Para el dimensionado de la longitud de zona de trans-misión de cargas L y el diámetro del cuerpo inyectadoD es determinante la capacidad de carga externa, teni-endo como factores el rozamiento qsk, la superficie delcuerpo de inyección en el suelo y el factor de seguri-dad S según DIN 4128 Tabla 2.

La resistencia en la punta de Micropilotes-AnclajesTITAN es despreciable. Si no se ha obtenido por en-sayos previos de homologación o de recepción en ter-renos parecidos valores de rozamiento superiores, secalcula con los valores de rozamiento qsk para presión

y tracción según DIN V 1054-100 tabla F1 como sigue:

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Dimensionado de la capacidad de carga interna y externaSe diferencia entre la capacidad de carga interna del cuerpo del micropilote y la externa, o sea el

rozamiento del micropilote con el suelo, dando en general valores superiores en este último,los cuales son, comparado con el primero , los determinantes.

La materia prima para el anclaje de inyección es unacero de grano fino StE460 o StE355, dependiendo deltipo de anclaje, y homologado para la construccióncon certificado Z-30-89.1 del Instituto Alemán para laConstrucción en Berlin.

En la fabricación del anclaje de inyección TITANdicho acero es compactado mediante transformación- laminación en frío, sin pérdida de material.

El procedimiento de fabricación garantiza las carac-terísticas técnicas. Los datos técnicos tienen como

base los ensayos de carga en los laboratorios MPANRW y FMPA Baden-Wuerttemberg. La sección delanclaje TITAN se calcula a base del peso real. La ten-sión de fluencia y la tensión de rotura se calcula a basede las cargas de tensión y rotura. En general y en elconcepto de seguridad actual y siguiendo las normasDIN en Alemania, se calcula con un factor de 1,75,para llegar de la carga de fluencia a la carga admisible.

Así consta que el recubrimiento mín. de 20 mm concemento, como en el caso de hormigón armado, bastapara justificar la protección simple según DIN 4128 9.2,no limitando la capacidad de la carga interna obtenidade la carga de tensión, incluso para micropilotes detracción permanentes. La carga admisible interna, de-finida por la carga de fluencia medida de 525 kN y elfactor de seguridad de 1,75, da como resultado los 300kN de carga admisible para el TITAN 40/16.

Parecido al desarrollo de aceros para armadura delhormigón, las superficies de los micropilotes tubularesdejan de ser lisas y pasan a ser corrugadas. Esta roscade los anclajes de inyección TITAN corresponde a lanorma DIN 488 y se determina por su superficie ros-cada de referencia.

altura de nerviosfR = distancia entre nervios

1,7p.ej. fR = = 0,13 para el TITAN 30/1113

La capacidad de carga interna determina también el comportamiento al rozamiento,la limitación de fisuras y la protección contra la corrosión

La superficie de nervios de referencia del anclaje de inyección TITAN se encuentra con su valor de 0,13, cerca del valor máximo de 0,15 para armadura de hormigón. Así se obtiene una perfecta

cohesión parecida al hormigón armado.

Capacidad de carga externa

Como en el hormigón armado con los nervios se pro-duce una distribución uniforme en el cemento. Medi-ciones de fisuras en la Universidad Técnica de Munichcon cuerpos de cemento inyectado,armado con ancla-jes de inyección TITAN 30/11 y excavados han mos-trado, que la anchura de las fisuras hasta una carga de1,25 x carga admisible quedan por debajo del valor ad-misible de 0,1 mm para hormigón armado según DIN1045 16.8.5 y también según Eurocode EC 2.

Capacidad de carga interna

Calidad del suelo rozamiento qskMPa kN/mm2

grava mediana y gruesa1) 0,20 200arenas y gravas arenosas1) 0,15 150suelos cohesivos2) 0,10 1001) D ≥ 0,4 resp. qck ≥ 10 MN/m2

2) Ic ≈ 1,0 resp. cuk ≥ 100 kN/m2

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Los diferentes ensayos de homologación disponibles confirman dichosvalores de rozamiento para los Micropilotes-Anclajes TITAN:1. Prof. Steinfeld, Laboratorio de Suelos Hamburgo del 28.10.19852. Dr. Heinz W. Haag, Laboratorio de Mecánica de Suelos,

Kornwestheim, del 18.11.19863. Prof.Dr.-Ing.R.Floss, Universidad Técnica de Munich,

Proyecto 9941/13 del 23.10.1989

4. Prof.Dr.-Ing.R.Floss, Universidad Técnica de Munich, Proyecto 9941b/12 del 30.10.1990

5. Prof.Dr.-Ing.W.Bluemel, Universidad Técnica de Hannover, Sección Mecánica de Suelos del 20.06.1991

6. Landesgewerbeanstalt (LGA) Baviera del 14.11.19967. FMPA Baden-Wuerttemberg del 21.07.1995 en arcilla amasable,

espesa hasta semi-consistente

Arcilla, fácilmente amasable blanda Cu= 10 � 25 kN/m2

Arcilla, blanda Cu= 10 � 25 kN/m2

Limo Cu= 10 � 50 kN/m2

Limo orgánico Cu= 10 � 20 kN/m2

Turba Cu= 5 � 10 kN/m2

Curvas de capacidad de carga –levantamiento de micr opilotesinyectados de 7 m de longituden arenas limosas idénticas, pilote compuestocon barra de acero 40 mm diam. conperforación encamisada,estáticamenteinyectado, frente al TITAN 73/53 conmortero A/C ~0,7 y lechada de cemento A/C~0,4 con 60 bar inyectado dinámicamente

des

pla

zam

ient

o (m

m)

deformaciónconstante

deformacionesconstantes

F = fuerza de extracción

micropilote compuestocon barra de acero de 40 mm diám.

entubado recuperadode 133 mm

vibrado con zapata

arena limosaS. P. T. 20 golpes

arena limosaS. P. T. 20 golpesfuerza de extracción

mic

ropi

lote

com

pues

to

con

barr

a de

ace

ro d

e 40

mm

diam

.

F = fuerza de extracción

Micropilotes-Anclajede inyecciónTITAN 73/53

sin entubado,con un flujo de cemento de limpieza y de inyección a presión

300kN�o = = 1,33 mπ x 40 mm x 1,8 N/mm2

La comprobación de la seguridad contra el pandeo delos Micropilotes-Anclajes TITAN debe calcularse se-gún DIN 4128 9.3 solamente cuando la resistencia alcizallamiento del suelo sin drenaje es Cu < 10 kN/m 2.Según E9 de la EAU el modulo de suelos Cu para su-elos considerados críticos y cohesivos es:

Ejemplo de cálculoCompensación de subpresion de una losa de hormigón con Micropilotes-Anclajes TITAN, carga admisible ne-cesaria FW = 270 kN;arena medio-densa,factor de seguridad S=2 según DIN 4128 tabla 2 para pilotes verticales:

ejemplo: Micropilotes-Anclajes TITAN 40 /16capacidad de carga internaFadm = 300 kN > Fw = 270 kNy una broca de cruz de un diám. d = 90 mm

Diámetro D del cuerpo de inyección

D = 1,5 d 1,5 = factor de incremento

D = 1,5 x 0,09 m del diámetro para arena,

D = 0,14 m pág. 3

Resistencia de pilotes(capacidad de carga externa)

pilotes según DIN 1014

pilotes in situ según DIN 4128pilotes compuestos inyectados según DIN 4128p.ej. pilotes-anclajes inyectados TITANpilotes especiales: pilotes cohetespilotes especiales: pilotes de segmentos

resistencia del pilote (cap.de carga externa) R (kN)

asen

tam

ient

os /

leva

ntam

ient

os

en la

cab

eza

del

pilo

te (m

m)

Dimensionado del anclaje final por1. Tensión compuestasegún DIN 1045 tabla 19 p.ej. 1,8 N/mm2 para B 25 la longitud de anclaje es para el TITAN 40/16

2. Placa de apoyosegún DIN 1045 17.3.3 con presión superficial de 8,33 N/mm2 para B 25, sin armadura suplementaria de tracción, p.ej. con placa de apoyo 200/200 mm.

300kNp = = 7,5 N/mm2 < pzul = 8,33 N/mm2

200 x 200

En el caso de las arcillas expansivas de los limos orgánicos y de las turbas, estos valorespueden corresponder a rozamiento negativo

Longitud de la zona de transmisión de cargas L del micropilote,

calculado a base de la capacidad de carga externa del cuerpo de inyección

π x D x L x qskFw =S

FW x SL = π x D x qsk270 kN x 2L = π x 0,14 m x 150 kN/m2

L ≥ 8,2 m


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La tecnología de anclajes permanentes postesados hacrecido en los últimos decenios y está consideradacomo la más moderna. Pero en muchos casos losMicropilotes-Anclajes son técnicamente más conveni-entes y económicamente preferibles.

Los anclajes permanentes fabricados con acero dealta resistencia St.1570/1770 y con elongaciones de 2hasta 3 veces más elevados comparados con acerosde construcción, soportan solamente cargas de trac-ción. Debido a la elongación importante, hay que po-stesarlos, para limitar las deformaciones bajo cargaútil. La elongación grande exije una longitud libre delanclaje, casi un aislamiento frente a la parte fija en elsuelo, para evitar influencias no deseadas al entorno.

Al contrario, los Micropilotes-Anclajes se considerancomo una construcción de hormigón armado subterrá-nea. La armadura - relajada y sin pretesado - está com-pletamente protegida contra la corrosión por el ce-mento. Para el responsable de calidad esto significa unahorro permanente de los gastos de control perma-nente según las prescripciones de la DIN 4125 parte 2.

La pretensión del anclaje permanente y la presión, conel riesgo de la deformación del suelo, inducen la posi-bilidad de pequeños deplazamientos en dirección auna inestablilidad. Si se producen deslizamientos im-previstos, por cargas adicionales o presiones lateralesal anclaje permanente postesado, las pequeñas reser-vas de deformación de la zona plástica no serán sufi-cientes.Hasta la fecha se desconocen casos de perjuicios conMicropilotes-Anclajes inyectados.

Ventajas de Micropilotes-Anclajes

perforados TITAN :

● adaptables a cada tipo de carga

● realización en corto tiempo

● maquinaria menor

● utilizable como micropilote a traccióny compresión

Refuerzo de la carga útil a 900 kN + 360 kN = 1260 kN,solución económica con barra de armadura de 40 mm.

Instalación deMicropilotes-An-clajes TITAN103/78, longitud18 m, en unaacerería en plenofuncionamiento.

Productividad deinstalación diaria:8 Micropilotes-Anclajes con 3operarios.

Criterios de elección

Anclajes permanentes (pretesados) según DIN 4125 o

Micropilotes-Anclajes no tesados, (pasivos) según DIN 4128


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Cimentaciones y RecalcesSin problemas de excavación y medioambientales durante todo el proceso de funcionamiento,

sin evacuación de agua freática en lugares de difícil acceso.

Cimentaciones de edificios históricos.Postrefuerzo con pocosasentamientos,con vigas clavadas laterales,p.ej. cuando se disuelven pilotes demadera debido a caídasdel nivel freático.

Cimentaciones postensadas con lazona entre hormigón y suelo com-primida como protección contraterremotos.

prensa hidráulica

detallellave de apriete

2 x U 260

2 x U 260

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Protección contra lasubpresiónLa losa de hormigón para depuradoras,pasos inferiores, fosas profundas etc. de-bajo de la capa de agua freática, se puedefijar contra la subpresión con los Micropi-lotes-Anclajes TITAN. El método de per-forar antes de la excavación ha dado bu-enos resultados. Para evitar que lospilotes molesten durante la excavación,se perfora una barra con un cierre debayoneta hasta media altura de la losaprevista, sacando fácilmente la parte su-perior de la barra inmediamente despuésde haber efectuado la inyección con ungiro en contradirección, y retirando laparte hacia arriba, con la posibilidad dereutilizarla en la próxima perforación. Unavez excavada la fosa, un buzo atornilla latuerca semiesférica con placa de apoyosoldada a la barra Después se hormigonay achica el agua. Es ventajoso que las bar-ras esten completamente envueltas en elfondo de hormigón, evitándo así un es-cape de agua posterior.

Construcción de ensanchamientos de carreteras tipo TICINOcon Micropilotes-Anclajes TITAN

Cuando se necesita ensanchar una carretera en un faldeo o reforzar el muro de contención. Se evita cortar por completo lacarretera para efectuar las obras. No se necesitan reservar espacios para la protección de la zona de obras ni transporte de

materiales excavados. Se perforan los micropilotes-anclajes TITAN para la cimentación del muro nuevo desde la vía existentehacia abajo en el talud y hacia atrás debajo de la carretera, uniéndolos con la armadura del muro de contención.

Ensanche de una carreterasin cerrar la calzada completamente

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Cimentaciones para torres de alta tensión

Los Micropilotes-Anclajes TITAN son ideales para la cimentación detorres de alta tensión según DIN VDE 0210. Comparando con cimen-taciones escalonadas o pilotes tubulares hincados, aportan ventajaseconómicas de aprox. 20-40%. Resulta ventajosa la logística detrabajar con un material estandardizado a lo largo de toda la línea, sereducen el transporte y los ensayos de recepción. Incluso se puedenreforzar cimentaciones de torres de alta tensión existentes, perforandotras las bases existentes con los Micropilotes-Anclajes TITAN.

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Cimentaciones para torres de telecomunicacióny generadores eólicos

La cimentación de zapatas hechas de hormigón in situ ocomo pieza prefabricada, se asienta sobre Micropilotes-An-clajes TITAN. Basta un solo procedimiento para la base,sin amplios ensayos geotécnicos, los ensayos de recepciónson más fáciles y el parque de máquinas menores, alcanzancada rincón del terreno o pueden ser transportadas inclusocon helicópteros.

Consolidación enzonas portuariasAnclaje de tablestacas y murospantalla.Micropilotes-Anclajes inclinadospara toma de cargas ‘H’

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Cimentaciones para barreras antiruido y postes de catenariasObstáculos en terraplenes o vías rellenas no presentan

problemas para los Micropilotes-Anclajes TITAN.

Protección frentea avalanchas

barrera antiruido

drenarcéncalzada

Anclaje

Micropilote

Micropilotes

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