INTEGRANTES:

• CABRERA PAREDES, Josue Ivan

• ESPEJO MONTENEGRO, Paúl

• ZAMBRANO VASQUEZ, Michael

DOCENTE: Ing. ROBERTO GONZALES YANA

I. INTRODUCCIÓNEl objetivo fundamental del anclaje es de sostener y por lo tanto reforzar, tantolas masas de suelo o de rocas meteorizadas y diaclasas que debido a la bajacapacidad portante que poseen están propensas a fallar.

Estas masas, potencialmente inestables, pueden estabilizarse a través de losanclajes, los cuales generan un incremento de las tensiones normales sobre lasuperficie potencial de rotura, y por ende un aumento en la resistencia alesfuerzo cortante del terreno mediante la transmisión de fuerzas externas a laprofundidad de diseño.

Por consiguiente, es esencial tener un conocimiento de las característicasgeológicas y geotécnicas del suelo y del macizo rocoso, particularmente en loreferente a las discontinuidades y su arreglo espacial, así como el flujo de aguaa través del subsuelo.

Adicionalmente, se debe estudiar y conocer los cambios tensionales y lasdeformaciones que se producen después de aplicados los procedimientos deestabilización.

II. OBJETIVOS Profundizar en el alcance, importancia, conceptos y características de los

anclajes.

Conocer los tipos de anclajes

Conocer los diferentes materiales y productos de los anclajes

Conocer el diseño de los anclajes.

Conocer la ejecución de los anclajes.

Conocer las pruebas y ensayos de los anclajes.

Conocer el seguimiento y control de los anclajes.

Conocer la medición y abono de los anclajes.

CAPITULO I1. ALCANCE.

Aproximadamente desde 1950, se ha desarrollado el concepto de masasrocosas y suelos anclados con elementos pretensados hasta alcanzar uncampo muy amplio de aplicación.

Casos muy comunes se producen en los muros de tierra en donde esnecesario garantizar la estabilidad de la masa del suelo, y por ende el dela obra.

Como elemento que contrarresta las sub-presiones producidas por elagua, en el sostenimiento de techos y hastiales en obras subterráneas deviabilidad, de centrales hidroeléctricas y mineras, e igualmente comosoporte artificial en taludes constituidos por masas de suelos y/o rocas.

En el caso de muros anclados, es muy común observar este tipo de obra alo largo y ancho de importantes tramos carreteros, en donde parte de lacalzada ha colapsado al producirse una disminución en la resistencia alcorte de la masa del suelo. Estos problemas han sido resueltos a través depantallas o muros atirantados.

III. MARCO TEORICO

En este sentido, cabe destacarque en las construccionesciviles se viene utilizando cadavez con más frecuencia y éxitolos anclajes inyectados parasostener muros y absorbermomentos volcadores. Esteúltimo como ocurre en lastorres de alta tensión y en laspresas para resistir las fuerzasvolcadoras debidas a lapresión del agua, así como ennumerosas otras obras, en lacual la fuerza de tracción alterreno del anclaje transfierelas solicitaciones hasta unazona más profunda y estable, ypor tanto de mayor capacidadportante.

Por otra parte, al diseñar un sistema deanclajes es fundamental no sólo llevar a cabotodas las comprobaciones de estabilidad, sinoa la vez un análisis detallado del tipo deanclaje que mejor se adapte al terreno,conjuntamente con una adecuadadisposición, la cual permita una mejorejecución y funcionamiento del esfuerzometálico.

De esta forma, se asegura que estoselementos que trabajan a tracciónmejorarán las condiciones de equilibrio dela estructura incorporando al conjunto lasfuerzas de masa por unidad de volumen quelas circunda.

Por tanto, al establecer el factor de seguridad del anclajecomo elemento estabilizador, cada uno de los modos de fallaantes mencionados deben ser considerados, siendo cadacaso en particular estudiado en detalle.

Los anclajes introducen tensiones ydeformaciones adicionales en la masa desuelos mejorando la estabilidad general,y en donde el tipo de anclajes, el métodode instalación, conjuntamente con losaspectos geológicos más resaltantesjuegan un papel preponderante en eldiseño del soporte.

A pesar de que existen diferentesmétodos de estabilización, el soportemediante la técnica de los tirantesanclados ha tenido mucho éxito, aún encondiciones desfavorables como es elcaso de rocas relativamentemeteorizadas y fracturadas.

Estas masasinestables puedenestabilizarsemediante anclajes, algenerarse unincremento de lastensiones normalessobre la existente opotencial superficiede rotura, lográndosepor lo tanto unaumento en laresistencia al esfuerzocortante en dichasuperficie.

Diferentes etapas de anclaje según Bauer

2. CONCEPTOS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS ANCLAJES INYECTADOS.

Estos tipos de anclajes son armaduras metálicas,alojados en taladros perforados, cementadasmediante inyecciones de lechada de cemento omortero.

El elemento estructural es sometido a tracción,generando un esfuerzo de anclaje el cual es soportadopor la resistencia al corte lateral en la zona deinyección en contacto con el terreno.

A través de lainyección se formaun miembroempotrado en elextremo profundodel tirante metálicocolocado dentro delbarreno, por lo tantolas fuerzas queactúan sobre elanclaje inyectado nose transmiten alterreno en toda sulongitud, si nosolamente en eltramo de zonainyectada.

Cabe destacar que adicionalmente a los anclajes inyectados se empleantambién los pernos de anclaje puntuales, los cuales tienen un dispositivo paraempotrar el sistema de anclaje en el fondo del barreno, siendo en minería muyutilizados los de expansión.

Este tipo de pernos se anclan debido a la apertura que producen en dos valvasmetálicas ranuradas al apretar el perno.

Por otra parte, en los tirantes de anclaje se utilizan como miembro de tracción barras de acero de alta resistencia.

El bloqueo de la barrasobre la placa de apoyose hace por medio deuna tuerca.

Para los tirantes anclados en roca se

pueden alcanzar perfectamente unidades que sobrepasan los 3000

kN.

Para tirantes anclados en terreno aluviales las tensiones son más bajas y actualmente se limitan

a 1000 ó 1500 kN.

Roca fracturada en el portal de un túnel estabilizado mediante la técnica de tirantes anclados

2.1. PARTES DEL ANCLAJE

a) La zona de anclaje, es la encarga detransferir los esfuerzos al terreno.

b) Una zona libre en la que el tirantepuede alargarse bajo el efecto de la tracción.En esta zona el tirante se encuentrageneralmente encerrado en una vaina queimpide el contacto con el terreno.

c) La cabeza del anclaje que transmite elesfuerzo a la estructura o pantalla.

Para repartir el esfuerzo ejercido por eltirante sobre la estructura a estabilizar seutiliza una placa de hormigón armado ometálica.La longitud de los anclajes suele oscilarentre 10 y 80 m y el diámetro de perforaciónentre 75 y 150 mm.

2.2. TIPOS DE ANCLAJES

Anclajes Provisionales. Tienen carácter de medio auxiliar. Su vidaútil no debe ser mayor de 18 meses.

Anclajes Permanentes. Se instala con carácter de acción definitiva.Se dimensiona con mayores coeficientes de seguridad y han de estarproyectados frente a los efectos de la corrosión.

Anclajes Pasivos. No se pretensa la armadura después de suinstalación. El anclaje entra en tracción al empezar a producirse ladeformación de la masa o suelo de la roca.

Anclajes Activos. Una vez instalado se pretensa la armadura hastaalcanzar su carga admisible. Comprimiendo el terreno comprendidoentre la zona de anclaje y la placa de apoyo de la cabeza.

Anclajes Mixtos. La estructura metálica se pretensa con una cargamenor a la admisible, quedando una fracción de su capacidadresistente en reserva para hacer frente a posibles movimientosaleatorios del terreno.

2.3. MATERIALES Y CONSTITUYENTES DE LOS ANCLAJES

ACEROS

• La cabeza del anclaje debe permitir tensar eltirante hasta la carga de prueba, o cargainicial. Deberá asimismo ser capaz deabsorber el 100% de la traccióncorrespondiente al límite de rotura del acero.

LECHADAS DE

CEMENTO

• Las lechadas de cemento utilizadas en laprotección anticorrosión en contacto con lasarmaduras, deberán tener una dosificaciónagua/cemento (a/c) no superior a 0,4 paralimitar el agua libre.

• Las lechadas empleadas en la formación delbulbo, dependiendo de las características delterreno, se dosificarán con una relaciónagua/cemento (a/c) comprendida entre 0,4 y0,6,

2.4. PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN.

Es muy importante conocer los principales factores que ayudan acontribuir con el proceso de corrosión del acero, lo cuales son lossiguientes:

a) Resistividad del suelo.b) Factores microbiológicos.c) Contenido de humedad.d) Contenido de sales en el suelo.e) Valor del pH.f) Contenido orgánico y transferencia de oxígeno.

2.4. PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN.

La vida útil del anclaje está condicionada a los efectos de la corrosión.También, cabe destacar que un anclaje sometido a esfuerzosrelativamente altos puede originarse la denominada corrosión bajotensión, que aparece incluso si el anclaje se encuentra en un ambienteneutro.

En la zona de anclaje el mortero o lechada de cemento es de vitalimportancia para evitar la corrosión, necesitándose un recubrimientomínimo de 2 a 3 cm.

Adicionalmente es necesario revestir individualmente las barras ocordones con tubos de polietileno rellenos de grasa, lo cual estáespecialmente indicado si son previsibles movimientos posteriores a lapuesta en tensión, pues podría producirse la rotura del revestimientode la lechada.

La cabeza del anclaje se encuentra en la parte exterior y debe serobjeto de cuidado especial.

Partes típicas de un anclaje inyectado al terreno

La función principal del anclaje es de

reforzar y sostener suelos y masas rocosas

parcialmente sueltas, fracturadas o

incompetentes que de otra manera pueden

estar sujetas a fallar.

Los anclajes introducen tensiones y

deformaciones adicionales en la masa de

suelos mejorando la estabilidad general, y en

donde el tipo de anclajes, el método de

instalación, conjuntamente con los aspectos

geológicos más resaltantes juegan un papel

preponderante en el diseño del soporte.

Como elemento que contrarresta las subpresiones

producidas por el agua, en el sostenimiento de

techos y hastiales en obras subterráneas de vialidad,

de centrales hidroeléctricas y mineras, e

igualmente como soporte artificial en taludes

constituidos por masas de suelos y/o de rocas.

Los anclajes constituyen en los actuales

momentos un medio esencial para garantizar la

estabilidad de estructuras muy diversas. Los

anclajes pueden usarse en forma muy ventajosa en

cualquier situación en que se necesite la ayuda de la

masa de suelo para soportar un determinado estado

de tensiones o esfuerzos.

Casos muy comunes se producen en los muros de

tierra en donde es necesario garantizar la

estabilidad de la masa de suelo, y por ende el de la

obra.

En el caso de muros anclados, es muy común

observar este tipo de obra a lo largo y ancho

de importantes tramos carreteros, en donde

parte de la calzada ha colapsado al producirse

una disminución en la resistencia al corte de la

masa de suelo.

En las presas para resistir las fuerzas

volcadoras debidas al agua, así como en otras

numerosas obras

En lo referente a obras subterráneas tales

como galerías y túneles de vialidad el

problema fundamental que se plantea es el de

asegurar el sostenimiento mediante anclajes

durante y posterior al período de excavación,

definiendo y construyendo un soporte y

revestimiento capaz de asegurar la estabilidad

definitiva de la obra

Cabe destacar también, que el sistema de muros anclados o sistemas de contención por

medio de anclajes, bien sea activos o pasivos, es cada vez de mayor utilización.

Al realizar este tipo de obra

deben tenerse en cuenta otros

aspectos que sin lugar a dudas

son de vital importancia, tales

como las construcciones

vecinas y las redes de servicio.

El criterio actual de diseño de anclajes puede ser clasificado en dos principales grupos, el

primero se basa en la teoría de la elasticidad, la cual presenta limitaciones cuando se trata

de masas rocosas heterogéneas.

El segundo criterio involucra la selección de parámetros mediante reglas empíricas

Diseñar un sistema de anclaje el

proceso es complejo y requiere un

conocimiento detallado de la geología del

sitio, de las propiedades de las rocas, de las

condiciones hidráulicas del suelo,

conjuntamente con el estado de las

presiones originadas por el flujo de agua a

través de la masa del subsuelo.

Adicionalmente es importante conocer la

magnitud y dirección de los esfuerzos antes y

después de la excavación.

En el caso particular que el taludrocoso sea inestable o con uncoeficiente de seguridad de bajaconfidencia, se puede utilizaranclajes, con la finalidad deelevar el mínimo factor deseguridad previamentedeterminado, a un nuevocoeficiente que garantice laestabilidad del macizo rocoso.

Los anclajes al terreno se utilizan para

sostener y dar resistencia a una superficie

de dudosa estabilidad. Los suelos suelen ser

formaciones de materiales de mala calidad,

con poca tensión.

ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD Y DEL SOPORTE MEDIANTEANCLAJES EN TALUDES ROCOSOS CONSIDERANDO ROTURAPLANAR

Se llama rotura planar o plana a aquellaen la que el deslizamiento se produce através de una única superficie plana.Este tipo de rotura no es muy frecuente,ya que deben darse las dos condicionessiguientes:

> Los rumbos o trazas horizontales delplano del talud y del plano dedeslizamiento deben ser paralelos o casiparalelos, formando entre sí un ángulomáximo de 20º

> Los límites laterales de la masadeslizante han de producir unaresistencia al deslizamientodespreciable.

Sin embargo, el acero aporta una

gran tensión. La función principal

del anclaje es conseguir un

sostenimiento efectivo mediante

la instalación de barras de acero y

su posterior inyectado, todo en un

reducido espacio de talud o

excavación.

Instalación de anclajes usando carros de perforación.

El uso de autoperforantes para trabajos de

estabilización y sostenimiento de terrenos

fracturados es muy común, tanto en trabajos

de minería de interior y túneles, como en

aplicaciones de superficie.

Éstos equipos permiten la instalación

sencilla y cómoda de anclajes. Por lo que

sólo dos personas son necesarias, uno para

manejar el carro y otro para el equipo de

inyección.

PRINCIPIOS DE SOSTENIMIENTO DE LOS PERNOS

EFECTO “CUÑA”

En roca masiva o levemente fracturada y en rocas fracturadas, el papel principal de los pernos de roca es el control de la estabilidad de los bloques y cuñas rocosas potencialmente

inestables. Ésto es lo que se llama también el “EFECTO CUÑA”.

PRINCIPIOS DE SOSTENIMIENTO DE LOS PERNOS

EFECTO “VIGA”

En roca estratificada sub-horizontal y roca no estratificada con un sistema de fracturas dominantes sub-horizontales, los pernos ayudan a minimizar la deflexión del techo

(pandeamiento). Esto es lo que se llama también el “EFECTO VIGA”

PRINCIPIOS DE SOSTENIMIENTO DE LOS PERNOS

EFECTO “COLUMNA”

El concepto del “efecto viga” puede se extendido al caso de paredes paralelas a estratos o discontinuidades sub-verticales (fracturas sub paraleleas a la labor), generando el

denominado “EFECTO COLUMNA”, para minimizar el pandeo de los bloques tabulares.

CONSIDERACIONES PARA REALIZAR EL SOSTENIMIENTO CON PERNOS

EFECTO “ARCO”

En roca fracturada e intensamente fracturada y/o débil, los pernos confieren nuevas propiedades a la roca que rodea la excavación Instalados en forma radial, los pernos en conjunto forman un arco rocoso

que trabaja a compresión denominado “efecto arco”, e mismo que da estabilidad a la excavación.

PRINCIPIOS DE SOSTENIMIENTO DE LOS PERNOS

SPLIT SET

El perno split set es un tipo de sostenimiento metálico considerado TEMPORAL que trabajan por fricción (resistencia al deslizamiento) a lo largo de toda la longitud

del taladro, consiste de un tubo ranurado a lo largo de su longitud, uno de los extremos es ahusado y el otro lleva un anillo soldado para mantener la platina.

Al ser introducido el perno a presión dentro de un taladro de menor diámetro, se generauna presión radial a lo largo de toda su longitud contra las paredes del taladro,cerrando parcialmente la ranura durante este proceso. La fricción en el contacto conla superficie del taladro y la superficie externa del tubo ranurado constituye el anclaje,el cual se opondrá al movimiento o separación de la roca circundante al perno,logrando así indirectamente una tensión de carga.

DISTRIBUCIÓN DE PERNOS EN LA MALLA

ELECTROSOLDADA

CIMBRAS

La entivacion con elementos metálicos , considerando un sistema clásico de sostenimiento pasivo. A resultado ser probablemente uno de los mas versátiles a los cuales a sido aplicado, en la entibacion con hierro fundido preformado fue el sostenimiento de uso estándar para túneles en suelos no consolidados, y a un se sigue utilizando en situaciones especiales.

De manera similar, el sostenimiento con acero preformado como viguetas de acero laminado encuentran un amplio rango de aplicación.

Estos soportes son altamente efectivos para resistir cargas pesadas, incluso después que se han producido fuertes deformaciones.

Si no están bien colocados, en contacto continuo con el medio rocoso, son ineficientes y propensos a torcerse.

GATA MECANICA CAMLOK

(Sostenimiento Sudafricano)

Permite sostener temporalmente o realizar unpre-soporte en labores mineras, suplantandoa los puntales de madera colocadosverticalmente a manera de “cachacos”, laventaja de la gata mecánica es que haceresistencia contraria a la corona quesostiene, recuperándose una vez concluido eltrabajo de sostenimiento temporal.Asimismo, estas gatas mecánicas pueden serusadas en labores en la que se va a colocarsostenimiento con pernos y malla, pre-soportando la roca mientras es sostenida conlos elementos metálicos.

Las estructuras ancladas incluyen los pernos metálicos utilizados parasostener bloques de roca, las estructuras con tendones pretensionados,anclados en el suelo y los tendones pasivos no pretensionados. Los anclajesen roca pueden realizarse de muchas formas:

MUROS ANCLADOS

1. DOVELA DE CONCRETO:

Reforzada para prevenir que se suelte un bloque de roca en lacresta de un talud. Estos pernos son comúnmente varillas deacero colocadas en huecos preperforados, inyectando una resinaepóxica o cemento, las varillas generalmente, no son tensionadasdebido a que la roca puede moverse al colocar la tensión, seutiliza hierro de alta resistencia en diámetros que varían desde ½a 1.5 pulgadas.

Mallas exteriores Son dealambre galvanizadoancladas con pernos paraevitar la ocurrencia dedesprendimientos de bloquesde roca o material.

MURO ANCLADO: (prevenir el deslizamiento de una zona suelta)Incluyen concreto para prevenir el movimiento de bloques en una zonafracturada y además impide la presión de agua (filtración).

El diseño puede realizarse utilizandovarios procedimientos. Los máscomunes son:El método de la cuña ancladaUtilización de análisis de estabilidadde taludes por los procedimientos deBishop o de Janbu. Algunosdiseñadores utilizan la teoría depresión de tierra de Rankine oCoulomb para calcular las presionessobre los muros anclados.

MÉTODO DE LA CUÑA ANCLADA

Primero se analizara la estabilidad del bloque de suelo que constituye el macizo de anclaje.

En caso de que haya anclajes a un solo nivel, se analiza tomando una superficie potencial de falla.

Esta superficie va de la base del muro hasta el punto medio de la longitud efectiva de anclaje.

Si los anclajes se sitúan por debajo de la base del muro, se elimina este tipo de estabilidad.

La solución de la estabilidad se puede realizar por el polígono de fuerzas o en una forma más precisa, por sumatoria de fuerzas.

MÉTODO DE KRANZ

Se eligen las longitudes l de lasfilas de anclajes

Se define el mecanismo derotura de la figura

Se calculan las cargas en losanclajes A’i que equilibran lacuña de terreno

Si las cargas calculadas sonsuperiores a las cargas límitesde los anclajes, se cambian laslongitudes de los anclajes y sevuelven a calcular las cargas.

MICROPILOTES (SOIL NAILING)

Es un método de refuerzo in situ utilizando micropilotes vacíos capacesde movilizar resistencia a tensión en el caso de ocurrencia de unmovimiento. Se diferencian de los pilotes en cuanto los micropilotes noresisten cargas laterales a flexión. Los micropilotes pueden ser hincadoso inyectados en perforaciones previamente realizadas. Junto con elsuelo estos alfileres o nail forman una estructura de suelo reforzado.

Los nail o alfileres se diferencian de los anclajes en el sentido de queson pasivos, o sea, que no son postensionados. Adicionalmente los Nailsestán muchos más cercanamente espaciados que los anclajes.

Los micropilotes pueden ser varillas de acero, tubos o cables que seintroducen dentro del suelo natural o la roca blanda y son inyectadosdentro de huecos preperforados. Generalmente son espaciados adistancias relativamente pequeñas.

MURO VERDE

Son los realizados con geomalla, mallatextil u otro tipo de estructura en dondelas raíces le dan la estabilidad.

Las geomalla volumétricas depolipropileno colocadas en los taludescontienen el terreno. Formada pormonofilamentos de polipropileno opoliamida que conforman unaestructura abierta, con un 90% dehuecos dispuesto de tal forma queayuden a retener la vegetación, dan doasí una solución natural contra laerosión.

MUROS DE SÓTANO

Los muros de sótano son muros que se diseñan para resistir el empuje delsuelo en ocasiones para cargas verticales que le llegan de lasuperestructura. Tienen apoyos tanto en la parte superior como en lainferior, ya que en la parte superiores encuentran restringidos por la losade techo del sótano y en la parte inferior por la cimentación.

Sobre este tipo de muro actúan cargas verticales y horizontales, tantoperpendicularmente como coplanarmente. Las cargas verticales son lascargas provenientes de los pisos superiores de la estructura y como cargashorizontales tenemos: perpendicularmente al llamado empuje de los suelosen reposo y coplanarmente a las fuerzas provenientes del análisis sísmico.

MUROS DE GAVIONES

Los gaviones son contenedoresde piedras retenidascon malla de alambre. Se colocan apie de obra desarmados y, una vez ensu sitio, se rellenan con piedras dellugar.

Como las operaciones de armado yrelleno de piedras no requierenninguna pericia, utilizando gavionesse pueden ejecutar obras que de otromodo requerirían mucho más tiempoy operarios especializados.

El uso de anclajes es adecuado como elementoestabilizador en taludes que están sometidos aesfuerzos de sobrepresión o efectos sísmicosproducidos por el paso de tránsito pesado.

Estos elementos de resistencia contribuyen alaumento de la capacidad de resistencia de roca, lascuales para su colocación se han considerado lascondiciones máximas de resistencia de la roca.