Arcos finish

7/23/2019 Arcos finish

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YISEL KATERINE BALLESTEROS

MANUEL LEONARDO BONILLA

ALVARO JAVIER LOZANO

LILIANA CONSUELO MARTINEZ

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA

FACULTAD SECCIONAL SOGAMOSO

ESCUELA INGIENERIA DE MINAS

SEPTIEMBRE 2012



El empleo de acero ensus diversas formas de

sostenimiento esaplicable a un ampliorango de condicionesdel terreno, tanto en el

campo de la mineríacomo de obra civil.



Este típico sostenimiento pasivo o soporte esutilizado generalmente para el sostenimientopermanente de labores de avance en minería

y como elemento accesorio en elsostenimiento de túneles viales e hidráulicos,en condiciones de masa rocosa intensamente

fracturada y/o muy débil, que le confierencalidad mala a muy mala, sometida acondiciones de altos esfuerzos



ARCOS DE ACERO

RIGIDOS

-PERFILES W

- PERFILES H

- PERFILES I

DESLIZANTES

(LIVIANOS)

- PERFILES U

- PERFILES V

CELOSIA



El empleo de acero ensus diversas formasde sostenimiento esaplicable a un ampliorango de condicionesdel terreno, tanto en

el campo de laminería como de obracivil.



Excelentes propiedades mecánicas a los esfuerzosde tracción y compresión a los que se ve sometido.

Elevado módulo de elasticidad y ductilidad. Relativa facilidad para su fabricación y moldeado.

En comparación con la madera son de mayorresistencia, además de mantener las característicasde resistencia a través del tiempo mucho mejor quela madera, la cual se degrada.

Es más homogéneo y de fácil control de calidad. Sino se ha superado su límite elástico, los perfilesson recuperables y reutilizables después de sureconformado en frío, manteniendo suspropiedades resistentes.



En los túneles de ingeniería civil, donde serequieren paredes lisas o estéticas, el

sostenimiento temporal de acero esfrecuentemente usado en combinación con elhormigón encofrado in situ, siendo empleadoel acero para soportar las deformacionesiníciales del terreno y de este modo controlar larelajación de esfuerzos además de minimizar ladeformación impuesta sobre el sostenimientorígido de hormigón.



Evitar caídas de bloques de roca del techo o delas paredes

Sostener el peso de la roca con deformaciones

excesivas alrededor del túnel Evitar desplazamientos excesivos del perímetro

de la excavación



Algunos aceros son mezclas básicas de hierro ycarbón, siendo el contenido de este el que los

caracteriza. El contenido de un carbono de unacero puede llegar hasta el 1.7%; en el caso defortificaciones mineras y obras civiles se utilizandentro del rango medio de aceros al carbono de0.3% a 0.7%. debe considerarse que un aumentodel carbono disminuye la maleabilidad del acero



Los perfiles son los elementos quecomponen los arcos de acero, seemplean en la construcción de laentibación y pueden estar sometidos aesfuerzos de compresión, torsión,pandeo y flexión.



Se clasifican por las siguientescaracterísticas que le dan un tipo decomportamiento frente a los esfuerzos alos que se ven sometidos:

Sección (S): La resistencia a lacompresión σc y la tracción σt que se

dan en ella son proporcionales



Modulo de flexión (WX , WY ): Llamadostambién módulos resistentes, con Wx que

representa la capacidad del perfil a resistir losesfuerzos de flexión situados en el plano decimbra, mientras Wy es la capacidad del perfilde resistir los esfuerzos e flexión normales al

plano de la cimbra.Rendimiento estático: o rendimiento del perfiles la relación entre el modulo de resistencia (W)y el peso por metro lineal del perfil (G) y serepresenta por las expresiones nx = Wx /G. y

ny = Wy /G



TIPO DE PERFIL PESO(Kg/m)

()

()

Perfiles I 1. Perfil Normal2. Perfil Pokal 3. Perfil de ala Ancha 4. Perfil de Rail (Usado)

29,528,330,131,1

136,0113,0149,3138,0

32,633,246,027,2

4,23,43,35,1

Perfiles Acanalados 5.Perfil TH6.Perfil Campana(Zores)7. Perfil en V

29,032,029,5

99,683,5129,0

107,074,8104,8

0,91,11,2

Perfiles Cerrados 8.Perfiles Usspurwies, II 30,7 168,2 74,8 2,3



Las características anteriormentemencionadas son las principales

variables que determinan los tiposde perfiles usados en elsostenimiento. Los tipos de perfilesson:

Perfil I: La relación WX / WY oscilaentre 3 y 5. Debido a su granmodulo resistente según el eje x,están especialmente diseñados

para soportar esfuerzos de flexión.Se emplean preferentemente enarcos de fortificación o de montera.



Perfil Pokal: Es en comparación al Iasimétrico ya que su cabeza es másresistente que su pie.



Perfil de ala ancha (H): Es simétrico y tiene

una relación Wx/Wy favorable, siendorecomendable cuando se esperaprincipalmente esfuerzos de flexión, se

aplican mejor en las paredes.



Raíles o corrieles: No están diseñados para

el sostenimiento propiamente, tiene unarelación WX / WY claramente desfavorablesin embargo se usa en arcos de fortificación

articulados.



Perfil acanalado: Se fundamenta en el perfil

deslizante o perfil (TH), muy resistente alpandeo como consecuencia del valor de larelación WX / WY muy cercana a la unidad.

Se emplea para el sostenimiento de galeríasy túneles



Perfil en V: Se emplea en galerías deexplotación y secciones pequeñas



Perfiles cerrados: se emplean desde

hace mucho tiempo como estemples ymonteras para fortificar los frentes dearranque, soportan muy bien losesfuerzos de flexión y pandeo.



ARCOS DESLIZANTES



ARCOS RIGIDOS



ARCOS RETICULADOS (CELOSIA)



Su papel principal es el de sostenimiento de talmanera que eviten la caída de bloques. Loselementos de acero empleados en su construcción

pueden ser:

Vigas de acero

Arcos de acero Anillos de acero



En macizos rocosos fracturados o muy pococompetentes donde los bulones no son

eficientes En el caso de que la roca presente

potencialmente una extensa fracturación yposible colapso como consecuencia de la

excavación. En condiciones de elevados esfuerzos in situ

debido a las tensiones naturales de la roca



Los elementos para arcosde sostenimiento estándisponibles como vigaslaminadas en sección I yH. estas vigas pueden serconformadas paraadaptarse al diseño de la

sección del túnel ypueden estar dividido ensegmentos para facilitarsu transporte y

manipulación.



La entibación en anillos ofrece el sostenimientomas eficiente en terreno donde las altas presionestienden a desarrollarse mayormente alrededor de

la periferia, debido a estrechamiento o expansiónde la excavación y, en particular, en galerías conpisos poco firmes y con tendencia a hincharse



Bridas o eclisas

Barras de unión o arriostramiento

Zapatas Solera



La entibación deslizante se compone de tres o mássegmentos que deslizan entre si, sujetados yajustados con uniones de tornillo



El perfil TH actual es de dos tipos:

TH 48

TH 58 (nuevo perfil TH mas usado)



Para que este tipo de sostenimiento funcionese deben cumplir las siguientes condiciones:

Suficiente longitud de deslizamiento enlas unidades, no menos de 40 cm.

Riguroso paralelismo de los elementos Adecuada adaptación de las paredes, si no

los elementos flexionaran hacia el exterior

Resistencia conveniente del conjunto, quedepende de las uniones, instalación ycontrol.



Unión tipo Abarcon, para perfiles TH 48

Unión tipo G, para perfiles TH 58



Son sistemas de sostenimiento temporal yse desarrollaron por demanda especial delos constructores de túneles siendo

probados y utilizados en muchos frentes deexcavación adaptándose a todas lasgeometrías de la sección cumplen la doble

función de sustento del material rocoso quese desprende y absorben las deformacionesde la roca al liberar tensiones.



Viga de tres barras :Son tres barrasensambladas en diagonal para formar la viga.La barra única puede situarse pegada al terreno

o dentro del túnel ajustándose a la geometríadel túnel



Viga de tres barras reforzadas

Viga de cuatro barras



Un parámetro fundamental en la elecciónde los arcos de acero como elemento desostenimiento son las cargas a las que están

sometidos los túneles y excavacionessubterráneas.

La magnitud de las cargas que estén

actuando dará indicios del tipo de arco autilizar.



Las principales teorías empíricas para ladeterminación de cargas son:

Teoría de Ritter

Teoría de Engesser

Teoría de Kommerell

Teoría de Bierbaumer Teoría de Terzaghi

Teoría de Protodyakonov



- La presión actuante sobre el techo de untúnel es independiente de la profundidad

- La carga total viene dada por elvolumen comprendido en una parábola.

- La resistencia a la tracción (cohesión) cdisminuye la carga total y actúaperpendicularmente a la superficie de laparábola.



P = Carga total que soportala excavación

B = Ancho del túnelC = CohesiónHp = Altura de la parábola

ɣ = Peso especifico delterreno



La carga a la queestá sometida unaexcavación estáestablecida por unacúpula formada porun arco de círculoque delimita el

suelo actuante conel sostenimiento.



La carga no es directamente proporcional al

revestimiento.

Hp: Altura por encima del soporte dela roca perturbadae: Deflexión del sostenimientoK: Coeficiente de ablandamiento. Varíaente 1% y 15% pasando de suelosgranulares a rocas competentes.



El sostenimiento es cargado por un volumen de

terreno delimitado por una parábola. Las cargas y laaltura de la roca perturbada están en función de lacobertura del túnel.



Teoría fundamentada en el efecto de arco

La carga actuante dentro de un túnel esta

contenida dentro de una parábola.El terreno externo a la parábola se auto-sostiene gracias al desarrollo del efecto del

arco.



VENTAJAS La cercha tiene una función resistente trabajando

como un arco y colaborando con el hormigónproyectado.

Su resistencia inicial ya es la definitiva, mientrasque en el hormigón las resistencias se desarrollancon el tiempo.

definen claramente la geometría del túnel, lo queayuda a conseguir los espesores adecuados dehormigón proyectado y a evitar sobreexcavacioneso zonas dentro de gálibo.

DESVENTAJAS



DESVENTAJAS

Baja resistencia a la corrosión. Lo cual implica amenudo métodos de protección frente a lacorrosión, como en el galvanizado o pintado delos segmentos, lo cual incrementa su costo y

tiempo de instalación.

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