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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DETERMINACION DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE UNITARIO ENTRE LA UNIÓN BULBO ANCLADO Y SUELO ARENOSO PARA DISEÑO DE ANCLAJE INFORME DE SUFICIENCIA Para optar el Título Profesional de: INGENIERO CIVIL JOSE ANTONIO PAREDES OLIVOS Lima - Perú 2015

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA

FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

DETERMINACION DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO ENTRE LA UNIOacuteN BULBO ANCLADO Y SUELO ARENOSO

PARA DISENtildeO DE ANCLAJE

INFORME DE SUFICIENCIA

Para optar el Tiacutetulo Profesional de

INGENIERO CIVIL

JOSE ANTONIO PAREDES OLIVOS

Lima - Peruacute

2015

En agradecimiento a mis Padres

Juana Olivos y Florencio Paredes

Con carintildeo especial

A mi esposa Rociacuteo

y a mis hijos Fabiana y Marcelo

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil INDICE

INDICE

RESUMEN 5

LISTA DE CUADROS 6

LISTA DE FIGURAS 7

INTRODUCCIOacuteN 8

CAPITULO I GENERALIDADES 9

11 ANTECEDENTES 9

12 OBJETIVOS 9

13 ALCANCES 10

CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR 11

21 UBICACIOacuteN Y CONDICIONES CLIMATICAS 11

211 Ubicacioacuten 11

212 Acceso al Aacuterea en Estudio 11

213 Condicioacuten Climaacutetica 12

22 GEOLOGIacuteA Y SISMICIDAD 12

221 Geologiacutea 12

2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas 14

2212 Geodinaacutemica Extema 15

2213 Sismicidad 15

2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente 16

23 ETAPAS DEL ESTUDIO 17

231 Fasede Campo 17

232 Fase de Laboratorio 17

233 Fasede Gabinete 17

24 TRABAJOS EFECTUADOS 17

241 Trabajos de Campo 17

2411 Sondaje 18

2412Muestreo Disturbado 19

Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil INDICE

2413 Registro de Sondajes 19

242 Ensayos de laboratorio 20

243 Clasificacioacuten de Suelos 20

25 PERFIL ESTRATIGRAFICO 20

26 ANAacuteLISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO 21

261 Anaacutelisis Quiacutemico 21

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa 22

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES 25

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS 25

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLASANCLADAS EN SUELOS 26

321 Introduccioacuten 26

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos 28

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga 29

3231 Norma Brasileira NBR-5629 30

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974) 31

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985) 34

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987) 36

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR 38

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO 38

411 Secuencia de los trabajos 38

4111 Anclajes de cable 38

4121 Equipos y Materiales 42

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS 43

421 Norma Brasilera NBR 5629 44

422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985 45

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985 46

43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO 48

rsquo Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller J w eacute Antonio Paredes Oliras 2

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil INDICE

431 Calculo de la adherencia 51

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE BULBO Y EL SUELO EN VILLA EL SALVADOR 52

441 Tesado de anclajes 52

CAPITULO V ANAacuteLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS 54

12 Capacidad de Carga Ultima Obtenido 54

13 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido 54

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 56

61 CONCLUSIONES 56

62 RECOMENDACIONES 57

BIBLIOGRAFIacuteA

ANEXOS

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para diserto deato laje Bachiller J toeacute Antonio Paredes O liw s 3

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil RESUMEN

RESUMEN

Partiendo del estudio geoteacutecnico de un suelo areno limoso (Distrito de Villa El

Salvador) se obtienen los paraacutemetros geoteacutecnicos que serviraacuten para estimar la

capacidad de carga de los anclajes mediante diferentes meacutetodos preliminares

Se realizan pruebas in situ con diferentes longitudes de bulbos que seraacuten

ensayados (tesados) hasta llevarlos a la falla entre el bulbo de cemento y el

suelo

Se determina el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y

el bulbo de cemento formado por el anclaje de cable tipo toroacuten en base a las

pruebas realizadas

Se compara los datos obtenidos de la pruebas con tablas existentes realizados

en suelos similares

Determinaboacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquotech ille r Jraeacute Antonio Paredes O liw s 4

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE CUADROS

LISTA DE CUADROS

Cuadro No01 Profundidad del sondaje 20

Cuadro N0 02 Resultados del ensayo de penetracioacuten estaacutendar SPT-01 20

Cuadro Ndeg 03 Clasificacioacuten de suelos 22

Cuadro Ndeg 04 Anaacutelisis Quiacutemico 24

Cuadro Ndeg 05 Calculo de la densidad natural 24

Cuadro Ndeg 06 Descripcioacuten del suelo seguacuten la densidad 25

Cuadro Ndeg 07 Correlacioacuten entre la forma granulomeacutetrica y el aacutengulo

de friccioacuten interna 25

Cuadro Ndeg 08 Correlacioacuten entre la penetracioacuten estaacutendar y el aacutengulo

de friccioacuten interna 26

Cuadro Ndeg 09 Estratigrafiacutea del suelo en zona de estudio de Villa

El Salvador 27

Cuadro Ndeg 10 Coeficiente Kf de suelos granulares 33

Cuadro Ndeg 11 Coeficiente p para suelos 36

Cuadro Ndeg 12 Equipos utilizados 45

Cuadro Ndeg 13 Datos reales del Estudio 45

Cuadro Ndeg 14 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo BR-5629 46

Cuadro Ndeg 15 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo

Bustamante doix 1985 48

Cuadro Ndeg 16 Resistencia Cortante seguacuten Datos 48

Cuadro Ndeg 17 Fueras Tensoras maacuteximas por meacutetodo

Costa Nunes 1985 49

Cuadro Ndeg 18 Cuadro Resumen para las diferentes longitudes de bulbos 49

Cuadro Ndeg 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuereos

en bulbos de diaacutemetro pequentildeo (Sabatini y otros 1999) 51

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo de

anclaje y el material en la interface a lo largo del bulbo

(Modificado de PTI 1996) 52

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga enbulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro

(Sabatini y otros 1999) 53

Determiacutenaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je fech ille r JltKeacute Antonio Partoes O liw s 5

UNIWRSIOAD NACIONAL DE INGENIERIAF K u lttd lngraquonirlraquo CMI LISTA DE CUADROS

Cuadro N 22 Carga de arranque de bulbos en Villa El Salvador 54

Cuadro N 23 Esfuereo de corte entre bulbo - suelo en VIII El S lv do r 55

CUadro N 24 Diaacutemetros reales en campo y el en aumento 57

f r^ m ln ^ oacute n dal c ic la n te da ratittancl al corta unitario antra la unioacuten bulbo anclado y auaio aranoao para dlaaoacuteo da arclajatah lllw Jlt^ Antonio Parrtaa OHlaquot fl

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DEFIGURAS

LISTA DE FIGURAS

Figura 01 Ubicacioacuten de zona de estudio 13Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio 14

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida 21

Figura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes

(Juran e Elias 1991) 29

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas

(Hanna 1982) 29

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo

(GeoRio 2000) 30

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000) 31

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares

seguacuten Ostermayer (1974) 34

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes

en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte

en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerea de cizallamiento por

unidad longitud en la arenagrava (Bustamante y Doix 1985) 37

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad

de longitud en arcillas limos (Bustamante y Doix 1985) 38

Figura 13 Armado de anclaje de cable 42

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo 43

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable 44

Figura 16 Valores resistencia uacuteltima 57

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajetachlller Jreeacute Antonio Paredes O l i^ 7

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS

LISTA DE SIMBOLOS

ASTM American Society for Testing and Materials

^ Angulo de friccioacuten

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

ltjr 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

K f Coeficiente de anclaje

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

niexcl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

a 0 Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

c Cohesioacuten

Dh Diaacutemetro del hueco

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

r a Esfuereo de cortante permitido

S Factor de Amplificacioacuten del Suelo

C Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica

Z Factor de zona

T Fuerea de tensioacuten de disentildeo

Lb Longitud tramo anclado yo cementada del bulbo

N Numero de golpes en SPT

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

T0 Periodo de vibracioacuten

Ynat Peso especiacutefico del suelo

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deamlajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 8

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS

T

Qs

sues

Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo-suelo

Resistencia al cizallamiento o cortante

Sistema Unificado de Clasificacioacuten de Suelos

Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

ldquo Determinadoacuten del in f ic ie n te de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto andado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je B ach ili^ Jraeacute Antonio Partoes O liw s 9

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil INTRODUCCION

INTRODUCCIOacuteN

En las obras de ingenieriacutea civil es comuacuten la ejecucioacuten de cortes y excavaciones

ambos tipos de trabajo requieren la remocioacuten de cierta cantidad de suelo y la

consecuente peacuterdida de confinamiento en la periferia El ingeniero inicialmente

verifica si la estructura puede ser estable sin ayuda externa o si es necesario

emplear un muro de contencioacuten o formar un talud La aparicioacuten de las anclas

para roca primero y para suelo poco despueacutes representoacute un importante

avance tecnoloacutegico para todos los trabajos relacionados con la estabilizacioacuten de

una masa de roca o suelo Las anclas al estar totalmente embebidas en el suelo

no interfieren con las maniobras de construccioacuten en el interior de las

excavaciones Es por eso importante ahora en la construccioacuten su

comportamiento y la verificacioacuten de los paraacutemetros que estaacuten relacionados

directamente entre el bulbo del ancla y el suelo que muchas veces pueden

llevarlos a fallar

En el presente informe de suficiencia determinaremos el coeficiente de

resistencia al corte unitario que existe entre el bulbo del anclaje y el suelo

arenoso limoso el suelo con estas caracteriacutesticas se encuentra en distrito de

Villa El Salvador en la Ciudad de Lima

Determinadoacuten del creficiacuteente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearclajetech llle r J w eacute Antonio Paredes OIiacutetos 10

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES

CAPITULO I GENERALIDADES

En este capiacutetulo detallaremos los antecedentes y objetivos para establecer el

coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de

cemento formado por el anclaje Adlclonalmente definiremos la metodologiacutea a

ser utilizada para realizar el Informe de suficiencia correspondiente asiacute como

tambieacuten la estructura de la misma

11 ANTECEDENTES

El crecimiento de la ciudad de Lima y la alta demanda de viviendas en la ciudad de Lima gran parte de la zona perifeacuterica estaacute siendo poblado y se estaacute

ejecutando construcciones en diversos tipos de suelos Una zona de alto

crecimiento urbano se ubica en la parte sur de la ciudad de Lima que abarca

distritos como Villa Mariacutea del Triunfo Villa el Salvador Chorrillos Luriacuten etc en donde se estaacuten ejecutando construcciones sobre suelos arenosos

Estas construcciones necesitan realizar excavaciones para la cimentacioacuten y

surge la necesidad de estabilizar los taludes colindantes realizando anclajes en

estos suelos al respecto la Informacioacuten de paraacutemetros necesarios para realizar

caacutelculos en este tipo de suelo arenoso es Insuficiente en nuestro medio a

comparacioacuten de los suelos gravosos donde la Informacioacuten es mayor y los

anclajes tienen un buen comportamiento como elementos estabilizadores de contencioacuten Estudios e Investigaciones nos brindan paraacutemetros de resistencia

uacuteltima al esfuereo cortante entre el bulbo de anclaje y el material en la interface a

lo largo del bulbo (Modificado de PTI 1996) asiacute como valores aproximados de

la transferencia de carga en bulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatinl y otros 1999) sin embargo surge la necesidad de realizar pruebas de

carga en campo para verificar los valores supuestos para la ejecucioacuten de

proyectos de estabilidad con anclajes en suelos arenosos

Determinadoacuten del craficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O ltos 11

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES

12 OBJETIVOS

Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y

el bulbo de cemento formado por el anclaje

Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de

suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de

Villa el Salvador

Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la

interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando

pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador

Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses

13 ALCANCES

El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte

unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes

de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la

siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante

buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema

segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en

obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de

anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de

cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute

un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten

evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados

obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge

las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte

unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS

ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS

211 Ubicacioacuten

El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y

la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador

Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial

212 toceso al Aacuterea en Estudio

El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la

Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar

con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren

eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la

Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)

Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio

213 Condicioacuten Climaacutetica

Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa

y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo

basal de la costa

Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan

en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos

periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC

Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la

humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90

22 GEOLOGIAY SISMICIDAD

221 Geologiacutea

Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas

sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde

occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante

la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con

plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un

ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAtaacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un

eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado

corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo

tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten

se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se

encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las

unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y

alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior

representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del

Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos

A Cretaacuteceo Inferior

Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de

calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de

color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de

lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a

rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo

inferior

B Cuaternario

Pleistoceno

Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por

acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas

conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina

extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes

Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo

de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado

cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten

intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten

tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan

algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables

que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de

Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente

que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno

Reciente

Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las

diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan

variadas formas como mantos dunas y barcanes

2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas

Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso

tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han

modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la

inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre

grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual

Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la

accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de

arenas a traveacutes de corrientes litorales

Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el

borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una

faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor

amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y

arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena

proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE

Lomas y Cerros Testigos

Valles y Quebradas

Estribaciones andinas occidentales

Zonas andinas

Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR

De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente

relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos

Deyectivos

2212 Geodinaacutemica Externa

Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de

geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni

desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona

222 Sismicidad

Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo

Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el

mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos

teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se

diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos

que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones

divide al paiacutes en tres zonas

Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de

Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la

sismicidad es baja

Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten

de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana

de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva

es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos

La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de

ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre

fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la

zona

2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente

De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma

Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los

siguientes valores

(a) Factor de Zona Z = 04 n

(b) Condiciones Geoteacutecnicas

El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un

Suelo Flexible

(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg

(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14

(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)

Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18

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n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta

como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser

excedida en 50 antildeos

23 E T^A S DEL ESTUDIO

Los trabajos se efectuaron en 03 etapas

231 Fase de Campo

Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y

caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo

232 Fase de Laboratorio

Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto

de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas

233 Fase de Gabinete

A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros

geoteacutecnicos del suelo en estudio

2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS

241 Trabajos de Campo

Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado

La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado

estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar

Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y

determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas

D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19

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2411 Sondaje

Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN

AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de

golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del

penetroacute metro

El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va

acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a

traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en

las arenas compactas a semi compactas

La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del

Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el

Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de

ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico

Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE

Sondaje Profundidad (m)

SPT-01 1145

Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01

SONDAJE SPT-01

Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845

Primeros 15cm se descarta - 14 17 16

Primeros 15cm de prueba - 18 23 34

Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40

Valor ldquoNrdquo - 43 51 74

Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20

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SONDAJE SPT-01

Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145

Primeros 15cm se descarta 32 39 20

Primeros 15cm de prueba 38 44 5011

Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509

Valor ldquoN 88 94 100

N (Numero de golpes) (Longitud hincada)

2412 Muestreo Disturbado

Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos

encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la

cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de

clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos

2413 Registro de Sondajes

Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de

los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida

Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21

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242 Ensayos de laboratorio

Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos

gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422

gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216

gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253

gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254

gt 03 Ensayo Corte Directo

gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico

gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219

gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516

gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512

243 Clasificacioacuten de Suelos

Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado

de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos

y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03

Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS

SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01

Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010

Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM

DescripcioacutenArena limosa pobremente

gradada

Arena limosa bien gradada Arena limosa

Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001

PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22

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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO

De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se

observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de

Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de

laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo

- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja

compacidad

- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute

una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad

- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color

gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena

limosa muy densa de color gris amarillento

Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de

500m

El nivel freaacutetico no se encontroacute

26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO

Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de

sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente

261 Anaacutelisis Quiacutemico

Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra

representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04

Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23

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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO

SondajeNdeg

Profundidad(m)

Sales Solubles Totales

PPM

ClorurosPPM

SulfatosPPM

SPT-01 600-1145 93100 21071 8392

Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la

cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del

concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures

Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa

A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas

asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro

Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )

^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)

DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )

Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL

Prof (m) N DR()(grcm3)

^min(grcm3)

Pd(grcm3)

600-645 43 58 1628 1441 1544

700-745 51 64 1628 1441 1544

800-845 74 83 1708 1454 1607

900-945 88 91 1708 1454 1607

1000-1045 94 93 1726 1467 1656

1100-1145 100 95 1726 1467 1656

Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24

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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las

caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la

Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de

compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp

Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar

seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)

Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD

DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)

Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0

Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0

Muy Compacta 85 - 100 gt 50

ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo

Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan

unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las

arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A

continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y

de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07

Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

FORMA

GRANULOMEacuteTRICA

AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO

SUELTA COMPACTA

Redondeada uniforme GJ O o 37o

Redondeada bien graduada 34deg 40deg

Angulosa uniforme 35deg 43deg

Angulosa bien graduada 39deg 45deg

ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad da Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

BIBLIOGRAFIacuteA

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estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011

James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and

Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New

Jersey EEUU

Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II

Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013

Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad

Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004

US Department of Transportations FHWA ldquoGround Anchors and Anchored

Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

Page 2: UNIVERSIDAD NACIONAL DE ... - cybertesis.uni.edu.pecybertesis.uni.edu.pe/bitstream/uni/4203/1/paredes_oj.pdf · ARENOSOS Y PARÁMETROS EN VILLA EL SALVADOR 11 ... 2.2.2.1 Parámetros

En agradecimiento a mis Padres

Juana Olivos y Florencio Paredes

Con carintildeo especial

A mi esposa Rociacuteo

y a mis hijos Fabiana y Marcelo

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil INDICE

INDICE

RESUMEN 5

LISTA DE CUADROS 6

LISTA DE FIGURAS 7

INTRODUCCIOacuteN 8

CAPITULO I GENERALIDADES 9

11 ANTECEDENTES 9

12 OBJETIVOS 9

13 ALCANCES 10

CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR 11

21 UBICACIOacuteN Y CONDICIONES CLIMATICAS 11

211 Ubicacioacuten 11

212 Acceso al Aacuterea en Estudio 11

213 Condicioacuten Climaacutetica 12

22 GEOLOGIacuteA Y SISMICIDAD 12

221 Geologiacutea 12

2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas 14

2212 Geodinaacutemica Extema 15

2213 Sismicidad 15

2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente 16

23 ETAPAS DEL ESTUDIO 17

231 Fasede Campo 17

232 Fase de Laboratorio 17

233 Fasede Gabinete 17

24 TRABAJOS EFECTUADOS 17

241 Trabajos de Campo 17

2411 Sondaje 18

2412Muestreo Disturbado 19

Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil INDICE

2413 Registro de Sondajes 19

242 Ensayos de laboratorio 20

243 Clasificacioacuten de Suelos 20

25 PERFIL ESTRATIGRAFICO 20

26 ANAacuteLISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO 21

261 Anaacutelisis Quiacutemico 21

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa 22

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES 25

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS 25

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLASANCLADAS EN SUELOS 26

321 Introduccioacuten 26

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos 28

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga 29

3231 Norma Brasileira NBR-5629 30

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974) 31

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985) 34

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987) 36

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR 38

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO 38

411 Secuencia de los trabajos 38

4111 Anclajes de cable 38

4121 Equipos y Materiales 42

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS 43

421 Norma Brasilera NBR 5629 44

422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985 45

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985 46

43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO 48

rsquo Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller J w eacute Antonio Paredes Oliras 2

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil INDICE

431 Calculo de la adherencia 51

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE BULBO Y EL SUELO EN VILLA EL SALVADOR 52

441 Tesado de anclajes 52

CAPITULO V ANAacuteLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS 54

12 Capacidad de Carga Ultima Obtenido 54

13 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido 54

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 56

61 CONCLUSIONES 56

62 RECOMENDACIONES 57

BIBLIOGRAFIacuteA

ANEXOS

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para diserto deato laje Bachiller J toeacute Antonio Paredes O liw s 3

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil RESUMEN

RESUMEN

Partiendo del estudio geoteacutecnico de un suelo areno limoso (Distrito de Villa El

Salvador) se obtienen los paraacutemetros geoteacutecnicos que serviraacuten para estimar la

capacidad de carga de los anclajes mediante diferentes meacutetodos preliminares

Se realizan pruebas in situ con diferentes longitudes de bulbos que seraacuten

ensayados (tesados) hasta llevarlos a la falla entre el bulbo de cemento y el

suelo

Se determina el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y

el bulbo de cemento formado por el anclaje de cable tipo toroacuten en base a las

pruebas realizadas

Se compara los datos obtenidos de la pruebas con tablas existentes realizados

en suelos similares

Determinaboacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquotech ille r Jraeacute Antonio Paredes O liw s 4

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE CUADROS

LISTA DE CUADROS

Cuadro No01 Profundidad del sondaje 20

Cuadro N0 02 Resultados del ensayo de penetracioacuten estaacutendar SPT-01 20

Cuadro Ndeg 03 Clasificacioacuten de suelos 22

Cuadro Ndeg 04 Anaacutelisis Quiacutemico 24

Cuadro Ndeg 05 Calculo de la densidad natural 24

Cuadro Ndeg 06 Descripcioacuten del suelo seguacuten la densidad 25

Cuadro Ndeg 07 Correlacioacuten entre la forma granulomeacutetrica y el aacutengulo

de friccioacuten interna 25

Cuadro Ndeg 08 Correlacioacuten entre la penetracioacuten estaacutendar y el aacutengulo

de friccioacuten interna 26

Cuadro Ndeg 09 Estratigrafiacutea del suelo en zona de estudio de Villa

El Salvador 27

Cuadro Ndeg 10 Coeficiente Kf de suelos granulares 33

Cuadro Ndeg 11 Coeficiente p para suelos 36

Cuadro Ndeg 12 Equipos utilizados 45

Cuadro Ndeg 13 Datos reales del Estudio 45

Cuadro Ndeg 14 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo BR-5629 46

Cuadro Ndeg 15 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo

Bustamante doix 1985 48

Cuadro Ndeg 16 Resistencia Cortante seguacuten Datos 48

Cuadro Ndeg 17 Fueras Tensoras maacuteximas por meacutetodo

Costa Nunes 1985 49

Cuadro Ndeg 18 Cuadro Resumen para las diferentes longitudes de bulbos 49

Cuadro Ndeg 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuereos

en bulbos de diaacutemetro pequentildeo (Sabatini y otros 1999) 51

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo de

anclaje y el material en la interface a lo largo del bulbo

(Modificado de PTI 1996) 52

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga enbulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro

(Sabatini y otros 1999) 53

Determiacutenaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je fech ille r JltKeacute Antonio Partoes O liw s 5

UNIWRSIOAD NACIONAL DE INGENIERIAF K u lttd lngraquonirlraquo CMI LISTA DE CUADROS

Cuadro N 22 Carga de arranque de bulbos en Villa El Salvador 54

Cuadro N 23 Esfuereo de corte entre bulbo - suelo en VIII El S lv do r 55

CUadro N 24 Diaacutemetros reales en campo y el en aumento 57

f r^ m ln ^ oacute n dal c ic la n te da ratittancl al corta unitario antra la unioacuten bulbo anclado y auaio aranoao para dlaaoacuteo da arclajatah lllw Jlt^ Antonio Parrtaa OHlaquot fl

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DEFIGURAS

LISTA DE FIGURAS

Figura 01 Ubicacioacuten de zona de estudio 13Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio 14

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida 21

Figura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes

(Juran e Elias 1991) 29

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas

(Hanna 1982) 29

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo

(GeoRio 2000) 30

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000) 31

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares

seguacuten Ostermayer (1974) 34

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes

en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte

en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerea de cizallamiento por

unidad longitud en la arenagrava (Bustamante y Doix 1985) 37

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad

de longitud en arcillas limos (Bustamante y Doix 1985) 38

Figura 13 Armado de anclaje de cable 42

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo 43

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable 44

Figura 16 Valores resistencia uacuteltima 57

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajetachlller Jreeacute Antonio Paredes O l i^ 7

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS

LISTA DE SIMBOLOS

ASTM American Society for Testing and Materials

^ Angulo de friccioacuten

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

ltjr 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

K f Coeficiente de anclaje

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

niexcl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

a 0 Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

c Cohesioacuten

Dh Diaacutemetro del hueco

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

r a Esfuereo de cortante permitido

S Factor de Amplificacioacuten del Suelo

C Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica

Z Factor de zona

T Fuerea de tensioacuten de disentildeo

Lb Longitud tramo anclado yo cementada del bulbo

N Numero de golpes en SPT

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

T0 Periodo de vibracioacuten

Ynat Peso especiacutefico del suelo

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deamlajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 8

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS

T

Qs

sues

Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo-suelo

Resistencia al cizallamiento o cortante

Sistema Unificado de Clasificacioacuten de Suelos

Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

ldquo Determinadoacuten del in f ic ie n te de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto andado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je B ach ili^ Jraeacute Antonio Partoes O liw s 9

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil INTRODUCCION

INTRODUCCIOacuteN

En las obras de ingenieriacutea civil es comuacuten la ejecucioacuten de cortes y excavaciones

ambos tipos de trabajo requieren la remocioacuten de cierta cantidad de suelo y la

consecuente peacuterdida de confinamiento en la periferia El ingeniero inicialmente

verifica si la estructura puede ser estable sin ayuda externa o si es necesario

emplear un muro de contencioacuten o formar un talud La aparicioacuten de las anclas

para roca primero y para suelo poco despueacutes representoacute un importante

avance tecnoloacutegico para todos los trabajos relacionados con la estabilizacioacuten de

una masa de roca o suelo Las anclas al estar totalmente embebidas en el suelo

no interfieren con las maniobras de construccioacuten en el interior de las

excavaciones Es por eso importante ahora en la construccioacuten su

comportamiento y la verificacioacuten de los paraacutemetros que estaacuten relacionados

directamente entre el bulbo del ancla y el suelo que muchas veces pueden

llevarlos a fallar

En el presente informe de suficiencia determinaremos el coeficiente de

resistencia al corte unitario que existe entre el bulbo del anclaje y el suelo

arenoso limoso el suelo con estas caracteriacutesticas se encuentra en distrito de

Villa El Salvador en la Ciudad de Lima

Determinadoacuten del creficiacuteente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearclajetech llle r J w eacute Antonio Paredes OIiacutetos 10

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CAPITULO I GENERALIDADES

En este capiacutetulo detallaremos los antecedentes y objetivos para establecer el

coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de

cemento formado por el anclaje Adlclonalmente definiremos la metodologiacutea a

ser utilizada para realizar el Informe de suficiencia correspondiente asiacute como

tambieacuten la estructura de la misma

11 ANTECEDENTES

El crecimiento de la ciudad de Lima y la alta demanda de viviendas en la ciudad de Lima gran parte de la zona perifeacuterica estaacute siendo poblado y se estaacute

ejecutando construcciones en diversos tipos de suelos Una zona de alto

crecimiento urbano se ubica en la parte sur de la ciudad de Lima que abarca

distritos como Villa Mariacutea del Triunfo Villa el Salvador Chorrillos Luriacuten etc en donde se estaacuten ejecutando construcciones sobre suelos arenosos

Estas construcciones necesitan realizar excavaciones para la cimentacioacuten y

surge la necesidad de estabilizar los taludes colindantes realizando anclajes en

estos suelos al respecto la Informacioacuten de paraacutemetros necesarios para realizar

caacutelculos en este tipo de suelo arenoso es Insuficiente en nuestro medio a

comparacioacuten de los suelos gravosos donde la Informacioacuten es mayor y los

anclajes tienen un buen comportamiento como elementos estabilizadores de contencioacuten Estudios e Investigaciones nos brindan paraacutemetros de resistencia

uacuteltima al esfuereo cortante entre el bulbo de anclaje y el material en la interface a

lo largo del bulbo (Modificado de PTI 1996) asiacute como valores aproximados de

la transferencia de carga en bulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatinl y otros 1999) sin embargo surge la necesidad de realizar pruebas de

carga en campo para verificar los valores supuestos para la ejecucioacuten de

proyectos de estabilidad con anclajes en suelos arenosos

Determinadoacuten del craficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O ltos 11

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12 OBJETIVOS

Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y

el bulbo de cemento formado por el anclaje

Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de

suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de

Villa el Salvador

Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la

interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando

pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador

Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses

13 ALCANCES

El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte

unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes

de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la

siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante

buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema

segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en

obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de

anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de

cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute

un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten

evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados

obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge

las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte

unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS

ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS

211 Ubicacioacuten

El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y

la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador

Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial

212 toceso al Aacuterea en Estudio

El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la

Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar

con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren

eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la

Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)

Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13

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Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio

213 Condicioacuten Climaacutetica

Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa

y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo

basal de la costa

Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan

en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos

periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC

Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la

humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90

22 GEOLOGIAY SISMICIDAD

221 Geologiacutea

Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas

sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde

occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante

la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con

plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un

ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14

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pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un

eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado

corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo

tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten

se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se

encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las

unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y

alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior

representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del

Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos

A Cretaacuteceo Inferior

Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de

calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de

color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de

lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a

rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo

inferior

B Cuaternario

Pleistoceno

Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por

acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas

conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina

extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes

Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo

de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado

cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten

intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten

tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan

algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables

que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de

Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15

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estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente

que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno

Reciente

Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las

diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan

variadas formas como mantos dunas y barcanes

2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas

Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso

tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han

modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la

inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre

grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual

Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la

accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de

arenas a traveacutes de corrientes litorales

Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el

borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una

faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor

amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y

arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena

proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE

Lomas y Cerros Testigos

Valles y Quebradas

Estribaciones andinas occidentales

Zonas andinas

Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16

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De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente

relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos

Deyectivos

2212 Geodinaacutemica Externa

Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de

geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni

desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona

222 Sismicidad

Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo

Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el

mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos

teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se

diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos

que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones

divide al paiacutes en tres zonas

Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de

Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la

sismicidad es baja

Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten

de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17

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Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana

de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva

es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos

La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de

ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre

fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la

zona

2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente

De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma

Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los

siguientes valores

(a) Factor de Zona Z = 04 n

(b) Condiciones Geoteacutecnicas

El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un

Suelo Flexible

(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg

(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14

(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)

Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18

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n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta

como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser

excedida en 50 antildeos

23 E T^A S DEL ESTUDIO

Los trabajos se efectuaron en 03 etapas

231 Fase de Campo

Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y

caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo

232 Fase de Laboratorio

Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto

de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas

233 Fase de Gabinete

A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros

geoteacutecnicos del suelo en estudio

2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS

241 Trabajos de Campo

Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado

La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado

estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar

Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y

determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas

D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19

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2411 Sondaje

Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN

AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de

golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del

penetroacute metro

El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va

acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a

traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en

las arenas compactas a semi compactas

La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del

Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el

Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de

ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico

Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE

Sondaje Profundidad (m)

SPT-01 1145

Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01

SONDAJE SPT-01

Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845

Primeros 15cm se descarta - 14 17 16

Primeros 15cm de prueba - 18 23 34

Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40

Valor ldquoNrdquo - 43 51 74

Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20

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SONDAJE SPT-01

Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145

Primeros 15cm se descarta 32 39 20

Primeros 15cm de prueba 38 44 5011

Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509

Valor ldquoN 88 94 100

N (Numero de golpes) (Longitud hincada)

2412 Muestreo Disturbado

Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos

encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la

cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de

clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos

2413 Registro de Sondajes

Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de

los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida

Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21

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242 Ensayos de laboratorio

Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos

gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422

gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216

gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253

gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254

gt 03 Ensayo Corte Directo

gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico

gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219

gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516

gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512

243 Clasificacioacuten de Suelos

Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado

de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos

y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03

Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS

SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01

Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010

Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM

DescripcioacutenArena limosa pobremente

gradada

Arena limosa bien gradada Arena limosa

Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001

PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22

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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO

De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se

observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de

Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de

laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo

- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja

compacidad

- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute

una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad

- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color

gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena

limosa muy densa de color gris amarillento

Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de

500m

El nivel freaacutetico no se encontroacute

26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO

Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de

sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente

261 Anaacutelisis Quiacutemico

Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra

representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04

Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23

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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO

SondajeNdeg

Profundidad(m)

Sales Solubles Totales

PPM

ClorurosPPM

SulfatosPPM

SPT-01 600-1145 93100 21071 8392

Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la

cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del

concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures

Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa

A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas

asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro

Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )

^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)

DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )

Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL

Prof (m) N DR()(grcm3)

^min(grcm3)

Pd(grcm3)

600-645 43 58 1628 1441 1544

700-745 51 64 1628 1441 1544

800-845 74 83 1708 1454 1607

900-945 88 91 1708 1454 1607

1000-1045 94 93 1726 1467 1656

1100-1145 100 95 1726 1467 1656

Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24

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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las

caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la

Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de

compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp

Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar

seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)

Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD

DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)

Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0

Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0

Muy Compacta 85 - 100 gt 50

ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo

Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan

unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las

arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A

continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y

de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07

Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

FORMA

GRANULOMEacuteTRICA

AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO

SUELTA COMPACTA

Redondeada uniforme GJ O o 37o

Redondeada bien graduada 34deg 40deg

Angulosa uniforme 35deg 43deg

Angulosa bien graduada 39deg 45deg

ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25

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Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

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BIBLIOGRAFIacuteA

Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para

estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011

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Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New

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Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil INDICE

INDICE

RESUMEN 5

LISTA DE CUADROS 6

LISTA DE FIGURAS 7

INTRODUCCIOacuteN 8

CAPITULO I GENERALIDADES 9

11 ANTECEDENTES 9

12 OBJETIVOS 9

13 ALCANCES 10

CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR 11

21 UBICACIOacuteN Y CONDICIONES CLIMATICAS 11

211 Ubicacioacuten 11

212 Acceso al Aacuterea en Estudio 11

213 Condicioacuten Climaacutetica 12

22 GEOLOGIacuteA Y SISMICIDAD 12

221 Geologiacutea 12

2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas 14

2212 Geodinaacutemica Extema 15

2213 Sismicidad 15

2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente 16

23 ETAPAS DEL ESTUDIO 17

231 Fasede Campo 17

232 Fase de Laboratorio 17

233 Fasede Gabinete 17

24 TRABAJOS EFECTUADOS 17

241 Trabajos de Campo 17

2411 Sondaje 18

2412Muestreo Disturbado 19

Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil INDICE

2413 Registro de Sondajes 19

242 Ensayos de laboratorio 20

243 Clasificacioacuten de Suelos 20

25 PERFIL ESTRATIGRAFICO 20

26 ANAacuteLISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO 21

261 Anaacutelisis Quiacutemico 21

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa 22

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES 25

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS 25

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLASANCLADAS EN SUELOS 26

321 Introduccioacuten 26

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos 28

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga 29

3231 Norma Brasileira NBR-5629 30

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974) 31

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985) 34

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987) 36

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR 38

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO 38

411 Secuencia de los trabajos 38

4111 Anclajes de cable 38

4121 Equipos y Materiales 42

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS 43

421 Norma Brasilera NBR 5629 44

422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985 45

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985 46

43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO 48

rsquo Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller J w eacute Antonio Paredes Oliras 2

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil INDICE

431 Calculo de la adherencia 51

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE BULBO Y EL SUELO EN VILLA EL SALVADOR 52

441 Tesado de anclajes 52

CAPITULO V ANAacuteLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS 54

12 Capacidad de Carga Ultima Obtenido 54

13 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido 54

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 56

61 CONCLUSIONES 56

62 RECOMENDACIONES 57

BIBLIOGRAFIacuteA

ANEXOS

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para diserto deato laje Bachiller J toeacute Antonio Paredes O liw s 3

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil RESUMEN

RESUMEN

Partiendo del estudio geoteacutecnico de un suelo areno limoso (Distrito de Villa El

Salvador) se obtienen los paraacutemetros geoteacutecnicos que serviraacuten para estimar la

capacidad de carga de los anclajes mediante diferentes meacutetodos preliminares

Se realizan pruebas in situ con diferentes longitudes de bulbos que seraacuten

ensayados (tesados) hasta llevarlos a la falla entre el bulbo de cemento y el

suelo

Se determina el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y

el bulbo de cemento formado por el anclaje de cable tipo toroacuten en base a las

pruebas realizadas

Se compara los datos obtenidos de la pruebas con tablas existentes realizados

en suelos similares

Determinaboacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquotech ille r Jraeacute Antonio Paredes O liw s 4

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE CUADROS

LISTA DE CUADROS

Cuadro No01 Profundidad del sondaje 20

Cuadro N0 02 Resultados del ensayo de penetracioacuten estaacutendar SPT-01 20

Cuadro Ndeg 03 Clasificacioacuten de suelos 22

Cuadro Ndeg 04 Anaacutelisis Quiacutemico 24

Cuadro Ndeg 05 Calculo de la densidad natural 24

Cuadro Ndeg 06 Descripcioacuten del suelo seguacuten la densidad 25

Cuadro Ndeg 07 Correlacioacuten entre la forma granulomeacutetrica y el aacutengulo

de friccioacuten interna 25

Cuadro Ndeg 08 Correlacioacuten entre la penetracioacuten estaacutendar y el aacutengulo

de friccioacuten interna 26

Cuadro Ndeg 09 Estratigrafiacutea del suelo en zona de estudio de Villa

El Salvador 27

Cuadro Ndeg 10 Coeficiente Kf de suelos granulares 33

Cuadro Ndeg 11 Coeficiente p para suelos 36

Cuadro Ndeg 12 Equipos utilizados 45

Cuadro Ndeg 13 Datos reales del Estudio 45

Cuadro Ndeg 14 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo BR-5629 46

Cuadro Ndeg 15 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo

Bustamante doix 1985 48

Cuadro Ndeg 16 Resistencia Cortante seguacuten Datos 48

Cuadro Ndeg 17 Fueras Tensoras maacuteximas por meacutetodo

Costa Nunes 1985 49

Cuadro Ndeg 18 Cuadro Resumen para las diferentes longitudes de bulbos 49

Cuadro Ndeg 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuereos

en bulbos de diaacutemetro pequentildeo (Sabatini y otros 1999) 51

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo de

anclaje y el material en la interface a lo largo del bulbo

(Modificado de PTI 1996) 52

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga enbulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro

(Sabatini y otros 1999) 53

Determiacutenaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je fech ille r JltKeacute Antonio Partoes O liw s 5

UNIWRSIOAD NACIONAL DE INGENIERIAF K u lttd lngraquonirlraquo CMI LISTA DE CUADROS

Cuadro N 22 Carga de arranque de bulbos en Villa El Salvador 54

Cuadro N 23 Esfuereo de corte entre bulbo - suelo en VIII El S lv do r 55

CUadro N 24 Diaacutemetros reales en campo y el en aumento 57

f r^ m ln ^ oacute n dal c ic la n te da ratittancl al corta unitario antra la unioacuten bulbo anclado y auaio aranoao para dlaaoacuteo da arclajatah lllw Jlt^ Antonio Parrtaa OHlaquot fl

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DEFIGURAS

LISTA DE FIGURAS

Figura 01 Ubicacioacuten de zona de estudio 13Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio 14

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida 21

Figura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes

(Juran e Elias 1991) 29

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas

(Hanna 1982) 29

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo

(GeoRio 2000) 30

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000) 31

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares

seguacuten Ostermayer (1974) 34

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes

en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte

en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerea de cizallamiento por

unidad longitud en la arenagrava (Bustamante y Doix 1985) 37

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad

de longitud en arcillas limos (Bustamante y Doix 1985) 38

Figura 13 Armado de anclaje de cable 42

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo 43

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable 44

Figura 16 Valores resistencia uacuteltima 57

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajetachlller Jreeacute Antonio Paredes O l i^ 7

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS

LISTA DE SIMBOLOS

ASTM American Society for Testing and Materials

^ Angulo de friccioacuten

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

ltjr 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

K f Coeficiente de anclaje

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

niexcl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

a 0 Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

c Cohesioacuten

Dh Diaacutemetro del hueco

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

r a Esfuereo de cortante permitido

S Factor de Amplificacioacuten del Suelo

C Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica

Z Factor de zona

T Fuerea de tensioacuten de disentildeo

Lb Longitud tramo anclado yo cementada del bulbo

N Numero de golpes en SPT

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

T0 Periodo de vibracioacuten

Ynat Peso especiacutefico del suelo

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deamlajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 8

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS

T

Qs

sues

Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo-suelo

Resistencia al cizallamiento o cortante

Sistema Unificado de Clasificacioacuten de Suelos

Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

ldquo Determinadoacuten del in f ic ie n te de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto andado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je B ach ili^ Jraeacute Antonio Partoes O liw s 9

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil INTRODUCCION

INTRODUCCIOacuteN

En las obras de ingenieriacutea civil es comuacuten la ejecucioacuten de cortes y excavaciones

ambos tipos de trabajo requieren la remocioacuten de cierta cantidad de suelo y la

consecuente peacuterdida de confinamiento en la periferia El ingeniero inicialmente

verifica si la estructura puede ser estable sin ayuda externa o si es necesario

emplear un muro de contencioacuten o formar un talud La aparicioacuten de las anclas

para roca primero y para suelo poco despueacutes representoacute un importante

avance tecnoloacutegico para todos los trabajos relacionados con la estabilizacioacuten de

una masa de roca o suelo Las anclas al estar totalmente embebidas en el suelo

no interfieren con las maniobras de construccioacuten en el interior de las

excavaciones Es por eso importante ahora en la construccioacuten su

comportamiento y la verificacioacuten de los paraacutemetros que estaacuten relacionados

directamente entre el bulbo del ancla y el suelo que muchas veces pueden

llevarlos a fallar

En el presente informe de suficiencia determinaremos el coeficiente de

resistencia al corte unitario que existe entre el bulbo del anclaje y el suelo

arenoso limoso el suelo con estas caracteriacutesticas se encuentra en distrito de

Villa El Salvador en la Ciudad de Lima

Determinadoacuten del creficiacuteente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearclajetech llle r J w eacute Antonio Paredes OIiacutetos 10

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES

CAPITULO I GENERALIDADES

En este capiacutetulo detallaremos los antecedentes y objetivos para establecer el

coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de

cemento formado por el anclaje Adlclonalmente definiremos la metodologiacutea a

ser utilizada para realizar el Informe de suficiencia correspondiente asiacute como

tambieacuten la estructura de la misma

11 ANTECEDENTES

El crecimiento de la ciudad de Lima y la alta demanda de viviendas en la ciudad de Lima gran parte de la zona perifeacuterica estaacute siendo poblado y se estaacute

ejecutando construcciones en diversos tipos de suelos Una zona de alto

crecimiento urbano se ubica en la parte sur de la ciudad de Lima que abarca

distritos como Villa Mariacutea del Triunfo Villa el Salvador Chorrillos Luriacuten etc en donde se estaacuten ejecutando construcciones sobre suelos arenosos

Estas construcciones necesitan realizar excavaciones para la cimentacioacuten y

surge la necesidad de estabilizar los taludes colindantes realizando anclajes en

estos suelos al respecto la Informacioacuten de paraacutemetros necesarios para realizar

caacutelculos en este tipo de suelo arenoso es Insuficiente en nuestro medio a

comparacioacuten de los suelos gravosos donde la Informacioacuten es mayor y los

anclajes tienen un buen comportamiento como elementos estabilizadores de contencioacuten Estudios e Investigaciones nos brindan paraacutemetros de resistencia

uacuteltima al esfuereo cortante entre el bulbo de anclaje y el material en la interface a

lo largo del bulbo (Modificado de PTI 1996) asiacute como valores aproximados de

la transferencia de carga en bulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatinl y otros 1999) sin embargo surge la necesidad de realizar pruebas de

carga en campo para verificar los valores supuestos para la ejecucioacuten de

proyectos de estabilidad con anclajes en suelos arenosos

Determinadoacuten del craficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O ltos 11

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES

12 OBJETIVOS

Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y

el bulbo de cemento formado por el anclaje

Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de

suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de

Villa el Salvador

Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la

interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando

pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador

Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses

13 ALCANCES

El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte

unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes

de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la

siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante

buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema

segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en

obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de

anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de

cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute

un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten

evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados

obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge

las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte

unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS

ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS

211 Ubicacioacuten

El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y

la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador

Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial

212 toceso al Aacuterea en Estudio

El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la

Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar

con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren

eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la

Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)

Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio

213 Condicioacuten Climaacutetica

Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa

y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo

basal de la costa

Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan

en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos

periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC

Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la

humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90

22 GEOLOGIAY SISMICIDAD

221 Geologiacutea

Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas

sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde

occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante

la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con

plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un

ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAtaacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un

eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado

corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo

tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten

se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se

encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las

unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y

alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior

representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del

Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos

A Cretaacuteceo Inferior

Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de

calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de

color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de

lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a

rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo

inferior

B Cuaternario

Pleistoceno

Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por

acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas

conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina

extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes

Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo

de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado

cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten

intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten

tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan

algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables

que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de

Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente

que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno

Reciente

Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las

diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan

variadas formas como mantos dunas y barcanes

2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas

Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso

tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han

modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la

inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre

grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual

Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la

accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de

arenas a traveacutes de corrientes litorales

Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el

borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una

faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor

amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y

arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena

proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE

Lomas y Cerros Testigos

Valles y Quebradas

Estribaciones andinas occidentales

Zonas andinas

Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16

UNIWRSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR

De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente

relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos

Deyectivos

2212 Geodinaacutemica Externa

Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de

geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni

desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona

222 Sismicidad

Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo

Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el

mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos

teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se

diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos

que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones

divide al paiacutes en tres zonas

Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de

Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la

sismicidad es baja

Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten

de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana

de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva

es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos

La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de

ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre

fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la

zona

2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente

De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma

Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los

siguientes valores

(a) Factor de Zona Z = 04 n

(b) Condiciones Geoteacutecnicas

El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un

Suelo Flexible

(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg

(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14

(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)

Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18

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n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta

como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser

excedida en 50 antildeos

23 E T^A S DEL ESTUDIO

Los trabajos se efectuaron en 03 etapas

231 Fase de Campo

Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y

caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo

232 Fase de Laboratorio

Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto

de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas

233 Fase de Gabinete

A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros

geoteacutecnicos del suelo en estudio

2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS

241 Trabajos de Campo

Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado

La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado

estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar

Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y

determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas

D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19

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2411 Sondaje

Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN

AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de

golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del

penetroacute metro

El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va

acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a

traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en

las arenas compactas a semi compactas

La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del

Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el

Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de

ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico

Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE

Sondaje Profundidad (m)

SPT-01 1145

Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01

SONDAJE SPT-01

Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845

Primeros 15cm se descarta - 14 17 16

Primeros 15cm de prueba - 18 23 34

Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40

Valor ldquoNrdquo - 43 51 74

Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20

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SONDAJE SPT-01

Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145

Primeros 15cm se descarta 32 39 20

Primeros 15cm de prueba 38 44 5011

Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509

Valor ldquoN 88 94 100

N (Numero de golpes) (Longitud hincada)

2412 Muestreo Disturbado

Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos

encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la

cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de

clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos

2413 Registro de Sondajes

Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de

los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida

Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21

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242 Ensayos de laboratorio

Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos

gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422

gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216

gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253

gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254

gt 03 Ensayo Corte Directo

gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico

gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219

gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516

gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512

243 Clasificacioacuten de Suelos

Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado

de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos

y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03

Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS

SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01

Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010

Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM

DescripcioacutenArena limosa pobremente

gradada

Arena limosa bien gradada Arena limosa

Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001

PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22

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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO

De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se

observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de

Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de

laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo

- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja

compacidad

- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute

una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad

- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color

gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena

limosa muy densa de color gris amarillento

Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de

500m

El nivel freaacutetico no se encontroacute

26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO

Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de

sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente

261 Anaacutelisis Quiacutemico

Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra

representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04

Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23

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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO

SondajeNdeg

Profundidad(m)

Sales Solubles Totales

PPM

ClorurosPPM

SulfatosPPM

SPT-01 600-1145 93100 21071 8392

Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la

cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del

concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures

Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa

A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas

asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro

Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )

^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)

DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )

Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL

Prof (m) N DR()(grcm3)

^min(grcm3)

Pd(grcm3)

600-645 43 58 1628 1441 1544

700-745 51 64 1628 1441 1544

800-845 74 83 1708 1454 1607

900-945 88 91 1708 1454 1607

1000-1045 94 93 1726 1467 1656

1100-1145 100 95 1726 1467 1656

Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las

caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la

Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de

compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp

Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar

seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)

Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD

DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)

Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0

Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0

Muy Compacta 85 - 100 gt 50

ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo

Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan

unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las

arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A

continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y

de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07

Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

FORMA

GRANULOMEacuteTRICA

AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO

SUELTA COMPACTA

Redondeada uniforme GJ O o 37o

Redondeada bien graduada 34deg 40deg

Angulosa uniforme 35deg 43deg

Angulosa bien graduada 39deg 45deg

ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad da Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

BIBLIOGRAFIacuteA

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estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011

James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and

Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New

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Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II

Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013

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Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004

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Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

Page 4: UNIVERSIDAD NACIONAL DE ... - cybertesis.uni.edu.pecybertesis.uni.edu.pe/bitstream/uni/4203/1/paredes_oj.pdf · ARENOSOS Y PARÁMETROS EN VILLA EL SALVADOR 11 ... 2.2.2.1 Parámetros

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil INDICE

2413 Registro de Sondajes 19

242 Ensayos de laboratorio 20

243 Clasificacioacuten de Suelos 20

25 PERFIL ESTRATIGRAFICO 20

26 ANAacuteLISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO 21

261 Anaacutelisis Quiacutemico 21

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa 22

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES 25

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS 25

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLASANCLADAS EN SUELOS 26

321 Introduccioacuten 26

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos 28

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga 29

3231 Norma Brasileira NBR-5629 30

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974) 31

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985) 34

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987) 36

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR 38

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO 38

411 Secuencia de los trabajos 38

4111 Anclajes de cable 38

4121 Equipos y Materiales 42

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS 43

421 Norma Brasilera NBR 5629 44

422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985 45

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985 46

43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO 48

rsquo Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller J w eacute Antonio Paredes Oliras 2

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil INDICE

431 Calculo de la adherencia 51

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE BULBO Y EL SUELO EN VILLA EL SALVADOR 52

441 Tesado de anclajes 52

CAPITULO V ANAacuteLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS 54

12 Capacidad de Carga Ultima Obtenido 54

13 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido 54

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 56

61 CONCLUSIONES 56

62 RECOMENDACIONES 57

BIBLIOGRAFIacuteA

ANEXOS

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para diserto deato laje Bachiller J toeacute Antonio Paredes O liw s 3

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil RESUMEN

RESUMEN

Partiendo del estudio geoteacutecnico de un suelo areno limoso (Distrito de Villa El

Salvador) se obtienen los paraacutemetros geoteacutecnicos que serviraacuten para estimar la

capacidad de carga de los anclajes mediante diferentes meacutetodos preliminares

Se realizan pruebas in situ con diferentes longitudes de bulbos que seraacuten

ensayados (tesados) hasta llevarlos a la falla entre el bulbo de cemento y el

suelo

Se determina el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y

el bulbo de cemento formado por el anclaje de cable tipo toroacuten en base a las

pruebas realizadas

Se compara los datos obtenidos de la pruebas con tablas existentes realizados

en suelos similares

Determinaboacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquotech ille r Jraeacute Antonio Paredes O liw s 4

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE CUADROS

LISTA DE CUADROS

Cuadro No01 Profundidad del sondaje 20

Cuadro N0 02 Resultados del ensayo de penetracioacuten estaacutendar SPT-01 20

Cuadro Ndeg 03 Clasificacioacuten de suelos 22

Cuadro Ndeg 04 Anaacutelisis Quiacutemico 24

Cuadro Ndeg 05 Calculo de la densidad natural 24

Cuadro Ndeg 06 Descripcioacuten del suelo seguacuten la densidad 25

Cuadro Ndeg 07 Correlacioacuten entre la forma granulomeacutetrica y el aacutengulo

de friccioacuten interna 25

Cuadro Ndeg 08 Correlacioacuten entre la penetracioacuten estaacutendar y el aacutengulo

de friccioacuten interna 26

Cuadro Ndeg 09 Estratigrafiacutea del suelo en zona de estudio de Villa

El Salvador 27

Cuadro Ndeg 10 Coeficiente Kf de suelos granulares 33

Cuadro Ndeg 11 Coeficiente p para suelos 36

Cuadro Ndeg 12 Equipos utilizados 45

Cuadro Ndeg 13 Datos reales del Estudio 45

Cuadro Ndeg 14 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo BR-5629 46

Cuadro Ndeg 15 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo

Bustamante doix 1985 48

Cuadro Ndeg 16 Resistencia Cortante seguacuten Datos 48

Cuadro Ndeg 17 Fueras Tensoras maacuteximas por meacutetodo

Costa Nunes 1985 49

Cuadro Ndeg 18 Cuadro Resumen para las diferentes longitudes de bulbos 49

Cuadro Ndeg 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuereos

en bulbos de diaacutemetro pequentildeo (Sabatini y otros 1999) 51

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo de

anclaje y el material en la interface a lo largo del bulbo

(Modificado de PTI 1996) 52

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga enbulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro

(Sabatini y otros 1999) 53

Determiacutenaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je fech ille r JltKeacute Antonio Partoes O liw s 5

UNIWRSIOAD NACIONAL DE INGENIERIAF K u lttd lngraquonirlraquo CMI LISTA DE CUADROS

Cuadro N 22 Carga de arranque de bulbos en Villa El Salvador 54

Cuadro N 23 Esfuereo de corte entre bulbo - suelo en VIII El S lv do r 55

CUadro N 24 Diaacutemetros reales en campo y el en aumento 57

f r^ m ln ^ oacute n dal c ic la n te da ratittancl al corta unitario antra la unioacuten bulbo anclado y auaio aranoao para dlaaoacuteo da arclajatah lllw Jlt^ Antonio Parrtaa OHlaquot fl

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DEFIGURAS

LISTA DE FIGURAS

Figura 01 Ubicacioacuten de zona de estudio 13Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio 14

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida 21

Figura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes

(Juran e Elias 1991) 29

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas

(Hanna 1982) 29

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo

(GeoRio 2000) 30

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000) 31

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares

seguacuten Ostermayer (1974) 34

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes

en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte

en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerea de cizallamiento por

unidad longitud en la arenagrava (Bustamante y Doix 1985) 37

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad

de longitud en arcillas limos (Bustamante y Doix 1985) 38

Figura 13 Armado de anclaje de cable 42

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo 43

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable 44

Figura 16 Valores resistencia uacuteltima 57

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajetachlller Jreeacute Antonio Paredes O l i^ 7

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS

LISTA DE SIMBOLOS

ASTM American Society for Testing and Materials

^ Angulo de friccioacuten

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

ltjr 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

K f Coeficiente de anclaje

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

niexcl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

a 0 Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

c Cohesioacuten

Dh Diaacutemetro del hueco

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

r a Esfuereo de cortante permitido

S Factor de Amplificacioacuten del Suelo

C Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica

Z Factor de zona

T Fuerea de tensioacuten de disentildeo

Lb Longitud tramo anclado yo cementada del bulbo

N Numero de golpes en SPT

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

T0 Periodo de vibracioacuten

Ynat Peso especiacutefico del suelo

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deamlajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 8

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS

T

Qs

sues

Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo-suelo

Resistencia al cizallamiento o cortante

Sistema Unificado de Clasificacioacuten de Suelos

Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

ldquo Determinadoacuten del in f ic ie n te de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto andado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je B ach ili^ Jraeacute Antonio Partoes O liw s 9

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil INTRODUCCION

INTRODUCCIOacuteN

En las obras de ingenieriacutea civil es comuacuten la ejecucioacuten de cortes y excavaciones

ambos tipos de trabajo requieren la remocioacuten de cierta cantidad de suelo y la

consecuente peacuterdida de confinamiento en la periferia El ingeniero inicialmente

verifica si la estructura puede ser estable sin ayuda externa o si es necesario

emplear un muro de contencioacuten o formar un talud La aparicioacuten de las anclas

para roca primero y para suelo poco despueacutes representoacute un importante

avance tecnoloacutegico para todos los trabajos relacionados con la estabilizacioacuten de

una masa de roca o suelo Las anclas al estar totalmente embebidas en el suelo

no interfieren con las maniobras de construccioacuten en el interior de las

excavaciones Es por eso importante ahora en la construccioacuten su

comportamiento y la verificacioacuten de los paraacutemetros que estaacuten relacionados

directamente entre el bulbo del ancla y el suelo que muchas veces pueden

llevarlos a fallar

En el presente informe de suficiencia determinaremos el coeficiente de

resistencia al corte unitario que existe entre el bulbo del anclaje y el suelo

arenoso limoso el suelo con estas caracteriacutesticas se encuentra en distrito de

Villa El Salvador en la Ciudad de Lima

Determinadoacuten del creficiacuteente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearclajetech llle r J w eacute Antonio Paredes OIiacutetos 10

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES

CAPITULO I GENERALIDADES

En este capiacutetulo detallaremos los antecedentes y objetivos para establecer el

coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de

cemento formado por el anclaje Adlclonalmente definiremos la metodologiacutea a

ser utilizada para realizar el Informe de suficiencia correspondiente asiacute como

tambieacuten la estructura de la misma

11 ANTECEDENTES

El crecimiento de la ciudad de Lima y la alta demanda de viviendas en la ciudad de Lima gran parte de la zona perifeacuterica estaacute siendo poblado y se estaacute

ejecutando construcciones en diversos tipos de suelos Una zona de alto

crecimiento urbano se ubica en la parte sur de la ciudad de Lima que abarca

distritos como Villa Mariacutea del Triunfo Villa el Salvador Chorrillos Luriacuten etc en donde se estaacuten ejecutando construcciones sobre suelos arenosos

Estas construcciones necesitan realizar excavaciones para la cimentacioacuten y

surge la necesidad de estabilizar los taludes colindantes realizando anclajes en

estos suelos al respecto la Informacioacuten de paraacutemetros necesarios para realizar

caacutelculos en este tipo de suelo arenoso es Insuficiente en nuestro medio a

comparacioacuten de los suelos gravosos donde la Informacioacuten es mayor y los

anclajes tienen un buen comportamiento como elementos estabilizadores de contencioacuten Estudios e Investigaciones nos brindan paraacutemetros de resistencia

uacuteltima al esfuereo cortante entre el bulbo de anclaje y el material en la interface a

lo largo del bulbo (Modificado de PTI 1996) asiacute como valores aproximados de

la transferencia de carga en bulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatinl y otros 1999) sin embargo surge la necesidad de realizar pruebas de

carga en campo para verificar los valores supuestos para la ejecucioacuten de

proyectos de estabilidad con anclajes en suelos arenosos

Determinadoacuten del craficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O ltos 11

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES

12 OBJETIVOS

Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y

el bulbo de cemento formado por el anclaje

Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de

suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de

Villa el Salvador

Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la

interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando

pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador

Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses

13 ALCANCES

El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte

unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes

de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la

siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante

buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema

segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en

obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de

anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de

cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute

un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten

evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados

obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge

las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte

unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12

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CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS

ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS

211 Ubicacioacuten

El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y

la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador

Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial

212 toceso al Aacuterea en Estudio

El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la

Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar

con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren

eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la

Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)

Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13

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Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio

213 Condicioacuten Climaacutetica

Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa

y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo

basal de la costa

Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan

en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos

periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC

Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la

humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90

22 GEOLOGIAY SISMICIDAD

221 Geologiacutea

Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas

sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde

occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante

la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con

plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un

ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14

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pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un

eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado

corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo

tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten

se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se

encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las

unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y

alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior

representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del

Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos

A Cretaacuteceo Inferior

Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de

calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de

color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de

lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a

rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo

inferior

B Cuaternario

Pleistoceno

Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por

acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas

conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina

extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes

Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo

de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado

cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten

intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten

tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan

algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables

que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de

Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15

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estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente

que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno

Reciente

Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las

diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan

variadas formas como mantos dunas y barcanes

2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas

Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso

tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han

modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la

inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre

grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual

Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la

accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de

arenas a traveacutes de corrientes litorales

Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el

borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una

faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor

amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y

arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena

proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE

Lomas y Cerros Testigos

Valles y Quebradas

Estribaciones andinas occidentales

Zonas andinas

Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16

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De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente

relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos

Deyectivos

2212 Geodinaacutemica Externa

Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de

geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni

desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona

222 Sismicidad

Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo

Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el

mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos

teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se

diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos

que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones

divide al paiacutes en tres zonas

Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de

Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la

sismicidad es baja

Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten

de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17

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Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana

de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva

es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos

La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de

ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre

fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la

zona

2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente

De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma

Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los

siguientes valores

(a) Factor de Zona Z = 04 n

(b) Condiciones Geoteacutecnicas

El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un

Suelo Flexible

(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg

(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14

(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)

Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18

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n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta

como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser

excedida en 50 antildeos

23 E T^A S DEL ESTUDIO

Los trabajos se efectuaron en 03 etapas

231 Fase de Campo

Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y

caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo

232 Fase de Laboratorio

Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto

de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas

233 Fase de Gabinete

A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros

geoteacutecnicos del suelo en estudio

2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS

241 Trabajos de Campo

Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado

La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado

estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar

Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y

determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas

D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19

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2411 Sondaje

Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN

AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de

golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del

penetroacute metro

El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va

acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a

traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en

las arenas compactas a semi compactas

La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del

Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el

Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de

ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico

Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE

Sondaje Profundidad (m)

SPT-01 1145

Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01

SONDAJE SPT-01

Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845

Primeros 15cm se descarta - 14 17 16

Primeros 15cm de prueba - 18 23 34

Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40

Valor ldquoNrdquo - 43 51 74

Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20

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SONDAJE SPT-01

Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145

Primeros 15cm se descarta 32 39 20

Primeros 15cm de prueba 38 44 5011

Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509

Valor ldquoN 88 94 100

N (Numero de golpes) (Longitud hincada)

2412 Muestreo Disturbado

Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos

encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la

cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de

clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos

2413 Registro de Sondajes

Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de

los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida

Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21

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242 Ensayos de laboratorio

Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos

gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422

gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216

gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253

gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254

gt 03 Ensayo Corte Directo

gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico

gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219

gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516

gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512

243 Clasificacioacuten de Suelos

Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado

de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos

y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03

Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS

SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01

Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010

Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM

DescripcioacutenArena limosa pobremente

gradada

Arena limosa bien gradada Arena limosa

Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001

PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22

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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO

De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se

observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de

Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de

laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo

- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja

compacidad

- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute

una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad

- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color

gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena

limosa muy densa de color gris amarillento

Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de

500m

El nivel freaacutetico no se encontroacute

26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO

Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de

sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente

261 Anaacutelisis Quiacutemico

Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra

representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04

Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23

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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO

SondajeNdeg

Profundidad(m)

Sales Solubles Totales

PPM

ClorurosPPM

SulfatosPPM

SPT-01 600-1145 93100 21071 8392

Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la

cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del

concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures

Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa

A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas

asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro

Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )

^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)

DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )

Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL

Prof (m) N DR()(grcm3)

^min(grcm3)

Pd(grcm3)

600-645 43 58 1628 1441 1544

700-745 51 64 1628 1441 1544

800-845 74 83 1708 1454 1607

900-945 88 91 1708 1454 1607

1000-1045 94 93 1726 1467 1656

1100-1145 100 95 1726 1467 1656

Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24

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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las

caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la

Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de

compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp

Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar

seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)

Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD

DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)

Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0

Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0

Muy Compacta 85 - 100 gt 50

ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo

Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan

unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las

arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A

continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y

de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07

Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

FORMA

GRANULOMEacuteTRICA

AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO

SUELTA COMPACTA

Redondeada uniforme GJ O o 37o

Redondeada bien graduada 34deg 40deg

Angulosa uniforme 35deg 43deg

Angulosa bien graduada 39deg 45deg

ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

BIBLIOGRAFIacuteA

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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil INDICE

431 Calculo de la adherencia 51

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE BULBO Y EL SUELO EN VILLA EL SALVADOR 52

441 Tesado de anclajes 52

CAPITULO V ANAacuteLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS 54

12 Capacidad de Carga Ultima Obtenido 54

13 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido 54

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 56

61 CONCLUSIONES 56

62 RECOMENDACIONES 57

BIBLIOGRAFIacuteA

ANEXOS

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para diserto deato laje Bachiller J toeacute Antonio Paredes O liw s 3

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil RESUMEN

RESUMEN

Partiendo del estudio geoteacutecnico de un suelo areno limoso (Distrito de Villa El

Salvador) se obtienen los paraacutemetros geoteacutecnicos que serviraacuten para estimar la

capacidad de carga de los anclajes mediante diferentes meacutetodos preliminares

Se realizan pruebas in situ con diferentes longitudes de bulbos que seraacuten

ensayados (tesados) hasta llevarlos a la falla entre el bulbo de cemento y el

suelo

Se determina el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y

el bulbo de cemento formado por el anclaje de cable tipo toroacuten en base a las

pruebas realizadas

Se compara los datos obtenidos de la pruebas con tablas existentes realizados

en suelos similares

Determinaboacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquotech ille r Jraeacute Antonio Paredes O liw s 4

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE CUADROS

LISTA DE CUADROS

Cuadro No01 Profundidad del sondaje 20

Cuadro N0 02 Resultados del ensayo de penetracioacuten estaacutendar SPT-01 20

Cuadro Ndeg 03 Clasificacioacuten de suelos 22

Cuadro Ndeg 04 Anaacutelisis Quiacutemico 24

Cuadro Ndeg 05 Calculo de la densidad natural 24

Cuadro Ndeg 06 Descripcioacuten del suelo seguacuten la densidad 25

Cuadro Ndeg 07 Correlacioacuten entre la forma granulomeacutetrica y el aacutengulo

de friccioacuten interna 25

Cuadro Ndeg 08 Correlacioacuten entre la penetracioacuten estaacutendar y el aacutengulo

de friccioacuten interna 26

Cuadro Ndeg 09 Estratigrafiacutea del suelo en zona de estudio de Villa

El Salvador 27

Cuadro Ndeg 10 Coeficiente Kf de suelos granulares 33

Cuadro Ndeg 11 Coeficiente p para suelos 36

Cuadro Ndeg 12 Equipos utilizados 45

Cuadro Ndeg 13 Datos reales del Estudio 45

Cuadro Ndeg 14 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo BR-5629 46

Cuadro Ndeg 15 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo

Bustamante doix 1985 48

Cuadro Ndeg 16 Resistencia Cortante seguacuten Datos 48

Cuadro Ndeg 17 Fueras Tensoras maacuteximas por meacutetodo

Costa Nunes 1985 49

Cuadro Ndeg 18 Cuadro Resumen para las diferentes longitudes de bulbos 49

Cuadro Ndeg 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuereos

en bulbos de diaacutemetro pequentildeo (Sabatini y otros 1999) 51

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo de

anclaje y el material en la interface a lo largo del bulbo

(Modificado de PTI 1996) 52

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga enbulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro

(Sabatini y otros 1999) 53

Determiacutenaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je fech ille r JltKeacute Antonio Partoes O liw s 5

UNIWRSIOAD NACIONAL DE INGENIERIAF K u lttd lngraquonirlraquo CMI LISTA DE CUADROS

Cuadro N 22 Carga de arranque de bulbos en Villa El Salvador 54

Cuadro N 23 Esfuereo de corte entre bulbo - suelo en VIII El S lv do r 55

CUadro N 24 Diaacutemetros reales en campo y el en aumento 57

f r^ m ln ^ oacute n dal c ic la n te da ratittancl al corta unitario antra la unioacuten bulbo anclado y auaio aranoao para dlaaoacuteo da arclajatah lllw Jlt^ Antonio Parrtaa OHlaquot fl

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LISTA DE FIGURAS

Figura 01 Ubicacioacuten de zona de estudio 13Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio 14

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida 21

Figura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes

(Juran e Elias 1991) 29

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas

(Hanna 1982) 29

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo

(GeoRio 2000) 30

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000) 31

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares

seguacuten Ostermayer (1974) 34

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes

en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte

en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerea de cizallamiento por

unidad longitud en la arenagrava (Bustamante y Doix 1985) 37

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad

de longitud en arcillas limos (Bustamante y Doix 1985) 38

Figura 13 Armado de anclaje de cable 42

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo 43

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable 44

Figura 16 Valores resistencia uacuteltima 57

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajetachlller Jreeacute Antonio Paredes O l i^ 7

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS

LISTA DE SIMBOLOS

ASTM American Society for Testing and Materials

^ Angulo de friccioacuten

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

ltjr 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

K f Coeficiente de anclaje

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

niexcl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

a 0 Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

c Cohesioacuten

Dh Diaacutemetro del hueco

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

r a Esfuereo de cortante permitido

S Factor de Amplificacioacuten del Suelo

C Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica

Z Factor de zona

T Fuerea de tensioacuten de disentildeo

Lb Longitud tramo anclado yo cementada del bulbo

N Numero de golpes en SPT

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

T0 Periodo de vibracioacuten

Ynat Peso especiacutefico del suelo

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deamlajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 8

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T

Qs

sues

Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo-suelo

Resistencia al cizallamiento o cortante

Sistema Unificado de Clasificacioacuten de Suelos

Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

ldquo Determinadoacuten del in f ic ie n te de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto andado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je B ach ili^ Jraeacute Antonio Partoes O liw s 9

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil INTRODUCCION

INTRODUCCIOacuteN

En las obras de ingenieriacutea civil es comuacuten la ejecucioacuten de cortes y excavaciones

ambos tipos de trabajo requieren la remocioacuten de cierta cantidad de suelo y la

consecuente peacuterdida de confinamiento en la periferia El ingeniero inicialmente

verifica si la estructura puede ser estable sin ayuda externa o si es necesario

emplear un muro de contencioacuten o formar un talud La aparicioacuten de las anclas

para roca primero y para suelo poco despueacutes representoacute un importante

avance tecnoloacutegico para todos los trabajos relacionados con la estabilizacioacuten de

una masa de roca o suelo Las anclas al estar totalmente embebidas en el suelo

no interfieren con las maniobras de construccioacuten en el interior de las

excavaciones Es por eso importante ahora en la construccioacuten su

comportamiento y la verificacioacuten de los paraacutemetros que estaacuten relacionados

directamente entre el bulbo del ancla y el suelo que muchas veces pueden

llevarlos a fallar

En el presente informe de suficiencia determinaremos el coeficiente de

resistencia al corte unitario que existe entre el bulbo del anclaje y el suelo

arenoso limoso el suelo con estas caracteriacutesticas se encuentra en distrito de

Villa El Salvador en la Ciudad de Lima

Determinadoacuten del creficiacuteente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearclajetech llle r J w eacute Antonio Paredes OIiacutetos 10

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES

CAPITULO I GENERALIDADES

En este capiacutetulo detallaremos los antecedentes y objetivos para establecer el

coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de

cemento formado por el anclaje Adlclonalmente definiremos la metodologiacutea a

ser utilizada para realizar el Informe de suficiencia correspondiente asiacute como

tambieacuten la estructura de la misma

11 ANTECEDENTES

El crecimiento de la ciudad de Lima y la alta demanda de viviendas en la ciudad de Lima gran parte de la zona perifeacuterica estaacute siendo poblado y se estaacute

ejecutando construcciones en diversos tipos de suelos Una zona de alto

crecimiento urbano se ubica en la parte sur de la ciudad de Lima que abarca

distritos como Villa Mariacutea del Triunfo Villa el Salvador Chorrillos Luriacuten etc en donde se estaacuten ejecutando construcciones sobre suelos arenosos

Estas construcciones necesitan realizar excavaciones para la cimentacioacuten y

surge la necesidad de estabilizar los taludes colindantes realizando anclajes en

estos suelos al respecto la Informacioacuten de paraacutemetros necesarios para realizar

caacutelculos en este tipo de suelo arenoso es Insuficiente en nuestro medio a

comparacioacuten de los suelos gravosos donde la Informacioacuten es mayor y los

anclajes tienen un buen comportamiento como elementos estabilizadores de contencioacuten Estudios e Investigaciones nos brindan paraacutemetros de resistencia

uacuteltima al esfuereo cortante entre el bulbo de anclaje y el material en la interface a

lo largo del bulbo (Modificado de PTI 1996) asiacute como valores aproximados de

la transferencia de carga en bulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatinl y otros 1999) sin embargo surge la necesidad de realizar pruebas de

carga en campo para verificar los valores supuestos para la ejecucioacuten de

proyectos de estabilidad con anclajes en suelos arenosos

Determinadoacuten del craficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O ltos 11

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES

12 OBJETIVOS

Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y

el bulbo de cemento formado por el anclaje

Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de

suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de

Villa el Salvador

Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la

interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando

pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador

Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses

13 ALCANCES

El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte

unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes

de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la

siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante

buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema

segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en

obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de

anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de

cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute

un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten

evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados

obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge

las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte

unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12

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CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS

ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS

211 Ubicacioacuten

El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y

la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador

Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial

212 toceso al Aacuterea en Estudio

El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la

Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar

con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren

eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la

Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)

Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio

213 Condicioacuten Climaacutetica

Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa

y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo

basal de la costa

Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan

en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos

periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC

Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la

humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90

22 GEOLOGIAY SISMICIDAD

221 Geologiacutea

Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas

sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde

occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante

la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con

plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un

ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAtaacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un

eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado

corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo

tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten

se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se

encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las

unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y

alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior

representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del

Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos

A Cretaacuteceo Inferior

Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de

calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de

color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de

lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a

rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo

inferior

B Cuaternario

Pleistoceno

Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por

acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas

conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina

extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes

Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo

de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado

cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten

intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten

tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan

algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables

que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de

Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente

que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno

Reciente

Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las

diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan

variadas formas como mantos dunas y barcanes

2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas

Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso

tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han

modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la

inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre

grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual

Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la

accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de

arenas a traveacutes de corrientes litorales

Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el

borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una

faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor

amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y

arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena

proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE

Lomas y Cerros Testigos

Valles y Quebradas

Estribaciones andinas occidentales

Zonas andinas

Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR

De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente

relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos

Deyectivos

2212 Geodinaacutemica Externa

Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de

geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni

desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona

222 Sismicidad

Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo

Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el

mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos

teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se

diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos

que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones

divide al paiacutes en tres zonas

Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de

Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la

sismicidad es baja

Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten

de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17

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Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana

de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva

es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos

La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de

ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre

fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la

zona

2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente

De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma

Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los

siguientes valores

(a) Factor de Zona Z = 04 n

(b) Condiciones Geoteacutecnicas

El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un

Suelo Flexible

(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg

(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14

(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)

Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAMMETROS EN VILLA EL SALVADOR

n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta

como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser

excedida en 50 antildeos

23 E T^A S DEL ESTUDIO

Los trabajos se efectuaron en 03 etapas

231 Fase de Campo

Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y

caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo

232 Fase de Laboratorio

Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto

de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas

233 Fase de Gabinete

A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros

geoteacutecnicos del suelo en estudio

2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS

241 Trabajos de Campo

Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado

La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado

estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar

Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y

determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas

D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19

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2411 Sondaje

Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN

AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de

golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del

penetroacute metro

El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va

acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a

traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en

las arenas compactas a semi compactas

La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del

Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el

Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de

ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico

Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE

Sondaje Profundidad (m)

SPT-01 1145

Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01

SONDAJE SPT-01

Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845

Primeros 15cm se descarta - 14 17 16

Primeros 15cm de prueba - 18 23 34

Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40

Valor ldquoNrdquo - 43 51 74

Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

SONDAJE SPT-01

Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145

Primeros 15cm se descarta 32 39 20

Primeros 15cm de prueba 38 44 5011

Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509

Valor ldquoN 88 94 100

N (Numero de golpes) (Longitud hincada)

2412 Muestreo Disturbado

Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos

encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la

cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de

clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos

2413 Registro de Sondajes

Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de

los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida

Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21

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242 Ensayos de laboratorio

Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos

gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422

gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216

gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253

gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254

gt 03 Ensayo Corte Directo

gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico

gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219

gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516

gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512

243 Clasificacioacuten de Suelos

Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado

de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos

y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03

Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS

SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01

Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010

Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM

DescripcioacutenArena limosa pobremente

gradada

Arena limosa bien gradada Arena limosa

Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001

PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

25 PERFIL ESTRATIGRAFICO

De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se

observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de

Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de

laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo

- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja

compacidad

- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute

una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad

- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color

gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena

limosa muy densa de color gris amarillento

Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de

500m

El nivel freaacutetico no se encontroacute

26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO

Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de

sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente

261 Anaacutelisis Quiacutemico

Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra

representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04

Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23

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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO

SondajeNdeg

Profundidad(m)

Sales Solubles Totales

PPM

ClorurosPPM

SulfatosPPM

SPT-01 600-1145 93100 21071 8392

Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la

cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del

concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures

Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa

A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas

asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro

Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )

^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)

DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )

Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL

Prof (m) N DR()(grcm3)

^min(grcm3)

Pd(grcm3)

600-645 43 58 1628 1441 1544

700-745 51 64 1628 1441 1544

800-845 74 83 1708 1454 1607

900-945 88 91 1708 1454 1607

1000-1045 94 93 1726 1467 1656

1100-1145 100 95 1726 1467 1656

Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las

caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la

Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de

compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp

Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar

seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)

Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD

DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)

Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0

Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0

Muy Compacta 85 - 100 gt 50

ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo

Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan

unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las

arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A

continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y

de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07

Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

FORMA

GRANULOMEacuteTRICA

AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO

SUELTA COMPACTA

Redondeada uniforme GJ O o 37o

Redondeada bien graduada 34deg 40deg

Angulosa uniforme 35deg 43deg

Angulosa bien graduada 39deg 45deg

ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

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UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

BIBLIOGRAFIacuteA

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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

Page 6: UNIVERSIDAD NACIONAL DE ... - cybertesis.uni.edu.pecybertesis.uni.edu.pe/bitstream/uni/4203/1/paredes_oj.pdf · ARENOSOS Y PARÁMETROS EN VILLA EL SALVADOR 11 ... 2.2.2.1 Parámetros

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil RESUMEN

RESUMEN

Partiendo del estudio geoteacutecnico de un suelo areno limoso (Distrito de Villa El

Salvador) se obtienen los paraacutemetros geoteacutecnicos que serviraacuten para estimar la

capacidad de carga de los anclajes mediante diferentes meacutetodos preliminares

Se realizan pruebas in situ con diferentes longitudes de bulbos que seraacuten

ensayados (tesados) hasta llevarlos a la falla entre el bulbo de cemento y el

suelo

Se determina el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y

el bulbo de cemento formado por el anclaje de cable tipo toroacuten en base a las

pruebas realizadas

Se compara los datos obtenidos de la pruebas con tablas existentes realizados

en suelos similares

Determinaboacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquotech ille r Jraeacute Antonio Paredes O liw s 4

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE CUADROS

LISTA DE CUADROS

Cuadro No01 Profundidad del sondaje 20

Cuadro N0 02 Resultados del ensayo de penetracioacuten estaacutendar SPT-01 20

Cuadro Ndeg 03 Clasificacioacuten de suelos 22

Cuadro Ndeg 04 Anaacutelisis Quiacutemico 24

Cuadro Ndeg 05 Calculo de la densidad natural 24

Cuadro Ndeg 06 Descripcioacuten del suelo seguacuten la densidad 25

Cuadro Ndeg 07 Correlacioacuten entre la forma granulomeacutetrica y el aacutengulo

de friccioacuten interna 25

Cuadro Ndeg 08 Correlacioacuten entre la penetracioacuten estaacutendar y el aacutengulo

de friccioacuten interna 26

Cuadro Ndeg 09 Estratigrafiacutea del suelo en zona de estudio de Villa

El Salvador 27

Cuadro Ndeg 10 Coeficiente Kf de suelos granulares 33

Cuadro Ndeg 11 Coeficiente p para suelos 36

Cuadro Ndeg 12 Equipos utilizados 45

Cuadro Ndeg 13 Datos reales del Estudio 45

Cuadro Ndeg 14 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo BR-5629 46

Cuadro Ndeg 15 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo

Bustamante doix 1985 48

Cuadro Ndeg 16 Resistencia Cortante seguacuten Datos 48

Cuadro Ndeg 17 Fueras Tensoras maacuteximas por meacutetodo

Costa Nunes 1985 49

Cuadro Ndeg 18 Cuadro Resumen para las diferentes longitudes de bulbos 49

Cuadro Ndeg 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuereos

en bulbos de diaacutemetro pequentildeo (Sabatini y otros 1999) 51

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo de

anclaje y el material en la interface a lo largo del bulbo

(Modificado de PTI 1996) 52

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga enbulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro

(Sabatini y otros 1999) 53

Determiacutenaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je fech ille r JltKeacute Antonio Partoes O liw s 5

UNIWRSIOAD NACIONAL DE INGENIERIAF K u lttd lngraquonirlraquo CMI LISTA DE CUADROS

Cuadro N 22 Carga de arranque de bulbos en Villa El Salvador 54

Cuadro N 23 Esfuereo de corte entre bulbo - suelo en VIII El S lv do r 55

CUadro N 24 Diaacutemetros reales en campo y el en aumento 57

f r^ m ln ^ oacute n dal c ic la n te da ratittancl al corta unitario antra la unioacuten bulbo anclado y auaio aranoao para dlaaoacuteo da arclajatah lllw Jlt^ Antonio Parrtaa OHlaquot fl

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DEFIGURAS

LISTA DE FIGURAS

Figura 01 Ubicacioacuten de zona de estudio 13Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio 14

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida 21

Figura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes

(Juran e Elias 1991) 29

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas

(Hanna 1982) 29

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo

(GeoRio 2000) 30

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000) 31

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares

seguacuten Ostermayer (1974) 34

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes

en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte

en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerea de cizallamiento por

unidad longitud en la arenagrava (Bustamante y Doix 1985) 37

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad

de longitud en arcillas limos (Bustamante y Doix 1985) 38

Figura 13 Armado de anclaje de cable 42

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo 43

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable 44

Figura 16 Valores resistencia uacuteltima 57

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajetachlller Jreeacute Antonio Paredes O l i^ 7

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS

LISTA DE SIMBOLOS

ASTM American Society for Testing and Materials

^ Angulo de friccioacuten

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

ltjr 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

K f Coeficiente de anclaje

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

niexcl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

a 0 Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

c Cohesioacuten

Dh Diaacutemetro del hueco

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

r a Esfuereo de cortante permitido

S Factor de Amplificacioacuten del Suelo

C Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica

Z Factor de zona

T Fuerea de tensioacuten de disentildeo

Lb Longitud tramo anclado yo cementada del bulbo

N Numero de golpes en SPT

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

T0 Periodo de vibracioacuten

Ynat Peso especiacutefico del suelo

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deamlajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 8

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS

T

Qs

sues

Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo-suelo

Resistencia al cizallamiento o cortante

Sistema Unificado de Clasificacioacuten de Suelos

Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

ldquo Determinadoacuten del in f ic ie n te de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto andado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je B ach ili^ Jraeacute Antonio Partoes O liw s 9

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil INTRODUCCION

INTRODUCCIOacuteN

En las obras de ingenieriacutea civil es comuacuten la ejecucioacuten de cortes y excavaciones

ambos tipos de trabajo requieren la remocioacuten de cierta cantidad de suelo y la

consecuente peacuterdida de confinamiento en la periferia El ingeniero inicialmente

verifica si la estructura puede ser estable sin ayuda externa o si es necesario

emplear un muro de contencioacuten o formar un talud La aparicioacuten de las anclas

para roca primero y para suelo poco despueacutes representoacute un importante

avance tecnoloacutegico para todos los trabajos relacionados con la estabilizacioacuten de

una masa de roca o suelo Las anclas al estar totalmente embebidas en el suelo

no interfieren con las maniobras de construccioacuten en el interior de las

excavaciones Es por eso importante ahora en la construccioacuten su

comportamiento y la verificacioacuten de los paraacutemetros que estaacuten relacionados

directamente entre el bulbo del ancla y el suelo que muchas veces pueden

llevarlos a fallar

En el presente informe de suficiencia determinaremos el coeficiente de

resistencia al corte unitario que existe entre el bulbo del anclaje y el suelo

arenoso limoso el suelo con estas caracteriacutesticas se encuentra en distrito de

Villa El Salvador en la Ciudad de Lima

Determinadoacuten del creficiacuteente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearclajetech llle r J w eacute Antonio Paredes OIiacutetos 10

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES

CAPITULO I GENERALIDADES

En este capiacutetulo detallaremos los antecedentes y objetivos para establecer el

coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de

cemento formado por el anclaje Adlclonalmente definiremos la metodologiacutea a

ser utilizada para realizar el Informe de suficiencia correspondiente asiacute como

tambieacuten la estructura de la misma

11 ANTECEDENTES

El crecimiento de la ciudad de Lima y la alta demanda de viviendas en la ciudad de Lima gran parte de la zona perifeacuterica estaacute siendo poblado y se estaacute

ejecutando construcciones en diversos tipos de suelos Una zona de alto

crecimiento urbano se ubica en la parte sur de la ciudad de Lima que abarca

distritos como Villa Mariacutea del Triunfo Villa el Salvador Chorrillos Luriacuten etc en donde se estaacuten ejecutando construcciones sobre suelos arenosos

Estas construcciones necesitan realizar excavaciones para la cimentacioacuten y

surge la necesidad de estabilizar los taludes colindantes realizando anclajes en

estos suelos al respecto la Informacioacuten de paraacutemetros necesarios para realizar

caacutelculos en este tipo de suelo arenoso es Insuficiente en nuestro medio a

comparacioacuten de los suelos gravosos donde la Informacioacuten es mayor y los

anclajes tienen un buen comportamiento como elementos estabilizadores de contencioacuten Estudios e Investigaciones nos brindan paraacutemetros de resistencia

uacuteltima al esfuereo cortante entre el bulbo de anclaje y el material en la interface a

lo largo del bulbo (Modificado de PTI 1996) asiacute como valores aproximados de

la transferencia de carga en bulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatinl y otros 1999) sin embargo surge la necesidad de realizar pruebas de

carga en campo para verificar los valores supuestos para la ejecucioacuten de

proyectos de estabilidad con anclajes en suelos arenosos

Determinadoacuten del craficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O ltos 11

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES

12 OBJETIVOS

Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y

el bulbo de cemento formado por el anclaje

Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de

suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de

Villa el Salvador

Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la

interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando

pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador

Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses

13 ALCANCES

El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte

unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes

de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la

siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante

buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema

segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en

obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de

anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de

cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute

un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten

evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados

obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge

las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte

unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS

ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS

211 Ubicacioacuten

El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y

la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador

Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial

212 toceso al Aacuterea en Estudio

El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la

Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar

con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren

eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la

Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)

Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio

213 Condicioacuten Climaacutetica

Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa

y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo

basal de la costa

Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan

en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos

periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC

Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la

humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90

22 GEOLOGIAY SISMICIDAD

221 Geologiacutea

Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas

sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde

occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante

la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con

plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un

ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAtaacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un

eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado

corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo

tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten

se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se

encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las

unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y

alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior

representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del

Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos

A Cretaacuteceo Inferior

Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de

calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de

color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de

lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a

rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo

inferior

B Cuaternario

Pleistoceno

Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por

acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas

conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina

extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes

Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo

de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado

cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten

intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten

tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan

algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables

que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de

Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente

que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno

Reciente

Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las

diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan

variadas formas como mantos dunas y barcanes

2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas

Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso

tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han

modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la

inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre

grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual

Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la

accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de

arenas a traveacutes de corrientes litorales

Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el

borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una

faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor

amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y

arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena

proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE

Lomas y Cerros Testigos

Valles y Quebradas

Estribaciones andinas occidentales

Zonas andinas

Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR

De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente

relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos

Deyectivos

2212 Geodinaacutemica Externa

Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de

geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni

desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona

222 Sismicidad

Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo

Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el

mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos

teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se

diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos

que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones

divide al paiacutes en tres zonas

Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de

Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la

sismicidad es baja

Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten

de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17

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Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana

de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva

es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos

La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de

ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre

fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la

zona

2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente

De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma

Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los

siguientes valores

(a) Factor de Zona Z = 04 n

(b) Condiciones Geoteacutecnicas

El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un

Suelo Flexible

(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg

(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14

(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)

Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18

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n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta

como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser

excedida en 50 antildeos

23 E T^A S DEL ESTUDIO

Los trabajos se efectuaron en 03 etapas

231 Fase de Campo

Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y

caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo

232 Fase de Laboratorio

Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto

de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas

233 Fase de Gabinete

A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros

geoteacutecnicos del suelo en estudio

2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS

241 Trabajos de Campo

Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado

La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado

estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar

Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y

determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas

D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19

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2411 Sondaje

Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN

AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de

golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del

penetroacute metro

El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va

acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a

traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en

las arenas compactas a semi compactas

La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del

Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el

Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de

ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico

Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE

Sondaje Profundidad (m)

SPT-01 1145

Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01

SONDAJE SPT-01

Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845

Primeros 15cm se descarta - 14 17 16

Primeros 15cm de prueba - 18 23 34

Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40

Valor ldquoNrdquo - 43 51 74

Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20

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SONDAJE SPT-01

Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145

Primeros 15cm se descarta 32 39 20

Primeros 15cm de prueba 38 44 5011

Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509

Valor ldquoN 88 94 100

N (Numero de golpes) (Longitud hincada)

2412 Muestreo Disturbado

Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos

encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la

cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de

clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos

2413 Registro de Sondajes

Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de

los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida

Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21

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242 Ensayos de laboratorio

Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos

gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422

gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216

gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253

gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254

gt 03 Ensayo Corte Directo

gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico

gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219

gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516

gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512

243 Clasificacioacuten de Suelos

Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado

de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos

y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03

Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS

SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01

Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010

Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM

DescripcioacutenArena limosa pobremente

gradada

Arena limosa bien gradada Arena limosa

Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001

PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22

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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO

De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se

observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de

Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de

laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo

- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja

compacidad

- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute

una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad

- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color

gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena

limosa muy densa de color gris amarillento

Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de

500m

El nivel freaacutetico no se encontroacute

26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO

Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de

sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente

261 Anaacutelisis Quiacutemico

Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra

representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04

Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23

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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO

SondajeNdeg

Profundidad(m)

Sales Solubles Totales

PPM

ClorurosPPM

SulfatosPPM

SPT-01 600-1145 93100 21071 8392

Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la

cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del

concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures

Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa

A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas

asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro

Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )

^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)

DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )

Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL

Prof (m) N DR()(grcm3)

^min(grcm3)

Pd(grcm3)

600-645 43 58 1628 1441 1544

700-745 51 64 1628 1441 1544

800-845 74 83 1708 1454 1607

900-945 88 91 1708 1454 1607

1000-1045 94 93 1726 1467 1656

1100-1145 100 95 1726 1467 1656

Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las

caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la

Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de

compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp

Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar

seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)

Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD

DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)

Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0

Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0

Muy Compacta 85 - 100 gt 50

ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo

Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan

unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las

arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A

continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y

de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07

Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

FORMA

GRANULOMEacuteTRICA

AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO

SUELTA COMPACTA

Redondeada uniforme GJ O o 37o

Redondeada bien graduada 34deg 40deg

Angulosa uniforme 35deg 43deg

Angulosa bien graduada 39deg 45deg

ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

BIBLIOGRAFIacuteA

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Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE CUADROS

LISTA DE CUADROS

Cuadro No01 Profundidad del sondaje 20

Cuadro N0 02 Resultados del ensayo de penetracioacuten estaacutendar SPT-01 20

Cuadro Ndeg 03 Clasificacioacuten de suelos 22

Cuadro Ndeg 04 Anaacutelisis Quiacutemico 24

Cuadro Ndeg 05 Calculo de la densidad natural 24

Cuadro Ndeg 06 Descripcioacuten del suelo seguacuten la densidad 25

Cuadro Ndeg 07 Correlacioacuten entre la forma granulomeacutetrica y el aacutengulo

de friccioacuten interna 25

Cuadro Ndeg 08 Correlacioacuten entre la penetracioacuten estaacutendar y el aacutengulo

de friccioacuten interna 26

Cuadro Ndeg 09 Estratigrafiacutea del suelo en zona de estudio de Villa

El Salvador 27

Cuadro Ndeg 10 Coeficiente Kf de suelos granulares 33

Cuadro Ndeg 11 Coeficiente p para suelos 36

Cuadro Ndeg 12 Equipos utilizados 45

Cuadro Ndeg 13 Datos reales del Estudio 45

Cuadro Ndeg 14 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo BR-5629 46

Cuadro Ndeg 15 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo

Bustamante doix 1985 48

Cuadro Ndeg 16 Resistencia Cortante seguacuten Datos 48

Cuadro Ndeg 17 Fueras Tensoras maacuteximas por meacutetodo

Costa Nunes 1985 49

Cuadro Ndeg 18 Cuadro Resumen para las diferentes longitudes de bulbos 49

Cuadro Ndeg 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuereos

en bulbos de diaacutemetro pequentildeo (Sabatini y otros 1999) 51

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo de

anclaje y el material en la interface a lo largo del bulbo

(Modificado de PTI 1996) 52

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga enbulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro

(Sabatini y otros 1999) 53

Determiacutenaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je fech ille r JltKeacute Antonio Partoes O liw s 5

UNIWRSIOAD NACIONAL DE INGENIERIAF K u lttd lngraquonirlraquo CMI LISTA DE CUADROS

Cuadro N 22 Carga de arranque de bulbos en Villa El Salvador 54

Cuadro N 23 Esfuereo de corte entre bulbo - suelo en VIII El S lv do r 55

CUadro N 24 Diaacutemetros reales en campo y el en aumento 57

f r^ m ln ^ oacute n dal c ic la n te da ratittancl al corta unitario antra la unioacuten bulbo anclado y auaio aranoao para dlaaoacuteo da arclajatah lllw Jlt^ Antonio Parrtaa OHlaquot fl

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DEFIGURAS

LISTA DE FIGURAS

Figura 01 Ubicacioacuten de zona de estudio 13Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio 14

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida 21

Figura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes

(Juran e Elias 1991) 29

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas

(Hanna 1982) 29

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo

(GeoRio 2000) 30

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000) 31

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares

seguacuten Ostermayer (1974) 34

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes

en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte

en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerea de cizallamiento por

unidad longitud en la arenagrava (Bustamante y Doix 1985) 37

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad

de longitud en arcillas limos (Bustamante y Doix 1985) 38

Figura 13 Armado de anclaje de cable 42

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo 43

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable 44

Figura 16 Valores resistencia uacuteltima 57

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajetachlller Jreeacute Antonio Paredes O l i^ 7

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS

LISTA DE SIMBOLOS

ASTM American Society for Testing and Materials

^ Angulo de friccioacuten

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

ltjr 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

K f Coeficiente de anclaje

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

niexcl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

a 0 Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

c Cohesioacuten

Dh Diaacutemetro del hueco

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

r a Esfuereo de cortante permitido

S Factor de Amplificacioacuten del Suelo

C Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica

Z Factor de zona

T Fuerea de tensioacuten de disentildeo

Lb Longitud tramo anclado yo cementada del bulbo

N Numero de golpes en SPT

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

T0 Periodo de vibracioacuten

Ynat Peso especiacutefico del suelo

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deamlajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 8

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS

T

Qs

sues

Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo-suelo

Resistencia al cizallamiento o cortante

Sistema Unificado de Clasificacioacuten de Suelos

Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

ldquo Determinadoacuten del in f ic ie n te de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto andado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je B ach ili^ Jraeacute Antonio Partoes O liw s 9

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil INTRODUCCION

INTRODUCCIOacuteN

En las obras de ingenieriacutea civil es comuacuten la ejecucioacuten de cortes y excavaciones

ambos tipos de trabajo requieren la remocioacuten de cierta cantidad de suelo y la

consecuente peacuterdida de confinamiento en la periferia El ingeniero inicialmente

verifica si la estructura puede ser estable sin ayuda externa o si es necesario

emplear un muro de contencioacuten o formar un talud La aparicioacuten de las anclas

para roca primero y para suelo poco despueacutes representoacute un importante

avance tecnoloacutegico para todos los trabajos relacionados con la estabilizacioacuten de

una masa de roca o suelo Las anclas al estar totalmente embebidas en el suelo

no interfieren con las maniobras de construccioacuten en el interior de las

excavaciones Es por eso importante ahora en la construccioacuten su

comportamiento y la verificacioacuten de los paraacutemetros que estaacuten relacionados

directamente entre el bulbo del ancla y el suelo que muchas veces pueden

llevarlos a fallar

En el presente informe de suficiencia determinaremos el coeficiente de

resistencia al corte unitario que existe entre el bulbo del anclaje y el suelo

arenoso limoso el suelo con estas caracteriacutesticas se encuentra en distrito de

Villa El Salvador en la Ciudad de Lima

Determinadoacuten del creficiacuteente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearclajetech llle r J w eacute Antonio Paredes OIiacutetos 10

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES

CAPITULO I GENERALIDADES

En este capiacutetulo detallaremos los antecedentes y objetivos para establecer el

coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de

cemento formado por el anclaje Adlclonalmente definiremos la metodologiacutea a

ser utilizada para realizar el Informe de suficiencia correspondiente asiacute como

tambieacuten la estructura de la misma

11 ANTECEDENTES

El crecimiento de la ciudad de Lima y la alta demanda de viviendas en la ciudad de Lima gran parte de la zona perifeacuterica estaacute siendo poblado y se estaacute

ejecutando construcciones en diversos tipos de suelos Una zona de alto

crecimiento urbano se ubica en la parte sur de la ciudad de Lima que abarca

distritos como Villa Mariacutea del Triunfo Villa el Salvador Chorrillos Luriacuten etc en donde se estaacuten ejecutando construcciones sobre suelos arenosos

Estas construcciones necesitan realizar excavaciones para la cimentacioacuten y

surge la necesidad de estabilizar los taludes colindantes realizando anclajes en

estos suelos al respecto la Informacioacuten de paraacutemetros necesarios para realizar

caacutelculos en este tipo de suelo arenoso es Insuficiente en nuestro medio a

comparacioacuten de los suelos gravosos donde la Informacioacuten es mayor y los

anclajes tienen un buen comportamiento como elementos estabilizadores de contencioacuten Estudios e Investigaciones nos brindan paraacutemetros de resistencia

uacuteltima al esfuereo cortante entre el bulbo de anclaje y el material en la interface a

lo largo del bulbo (Modificado de PTI 1996) asiacute como valores aproximados de

la transferencia de carga en bulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatinl y otros 1999) sin embargo surge la necesidad de realizar pruebas de

carga en campo para verificar los valores supuestos para la ejecucioacuten de

proyectos de estabilidad con anclajes en suelos arenosos

Determinadoacuten del craficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O ltos 11

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES

12 OBJETIVOS

Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y

el bulbo de cemento formado por el anclaje

Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de

suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de

Villa el Salvador

Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la

interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando

pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador

Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses

13 ALCANCES

El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte

unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes

de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la

siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante

buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema

segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en

obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de

anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de

cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute

un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten

evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados

obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge

las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte

unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12

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CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS

ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS

211 Ubicacioacuten

El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y

la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador

Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial

212 toceso al Aacuterea en Estudio

El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la

Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar

con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren

eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la

Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)

Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13

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Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio

213 Condicioacuten Climaacutetica

Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa

y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo

basal de la costa

Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan

en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos

periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC

Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la

humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90

22 GEOLOGIAY SISMICIDAD

221 Geologiacutea

Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas

sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde

occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante

la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con

plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un

ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14

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pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un

eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado

corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo

tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten

se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se

encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las

unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y

alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior

representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del

Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos

A Cretaacuteceo Inferior

Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de

calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de

color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de

lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a

rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo

inferior

B Cuaternario

Pleistoceno

Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por

acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas

conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina

extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes

Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo

de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado

cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten

intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten

tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan

algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables

que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de

Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15

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estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente

que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno

Reciente

Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las

diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan

variadas formas como mantos dunas y barcanes

2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas

Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso

tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han

modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la

inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre

grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual

Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la

accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de

arenas a traveacutes de corrientes litorales

Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el

borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una

faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor

amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y

arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena

proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE

Lomas y Cerros Testigos

Valles y Quebradas

Estribaciones andinas occidentales

Zonas andinas

Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16

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De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente

relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos

Deyectivos

2212 Geodinaacutemica Externa

Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de

geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni

desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona

222 Sismicidad

Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo

Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el

mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos

teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se

diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos

que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones

divide al paiacutes en tres zonas

Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de

Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la

sismicidad es baja

Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten

de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17

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Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana

de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva

es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos

La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de

ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre

fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la

zona

2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente

De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma

Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los

siguientes valores

(a) Factor de Zona Z = 04 n

(b) Condiciones Geoteacutecnicas

El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un

Suelo Flexible

(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg

(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14

(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)

Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18

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n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta

como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser

excedida en 50 antildeos

23 E T^A S DEL ESTUDIO

Los trabajos se efectuaron en 03 etapas

231 Fase de Campo

Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y

caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo

232 Fase de Laboratorio

Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto

de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas

233 Fase de Gabinete

A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros

geoteacutecnicos del suelo en estudio

2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS

241 Trabajos de Campo

Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado

La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado

estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar

Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y

determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas

D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19

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2411 Sondaje

Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN

AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de

golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del

penetroacute metro

El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va

acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a

traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en

las arenas compactas a semi compactas

La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del

Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el

Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de

ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico

Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE

Sondaje Profundidad (m)

SPT-01 1145

Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01

SONDAJE SPT-01

Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845

Primeros 15cm se descarta - 14 17 16

Primeros 15cm de prueba - 18 23 34

Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40

Valor ldquoNrdquo - 43 51 74

Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20

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SONDAJE SPT-01

Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145

Primeros 15cm se descarta 32 39 20

Primeros 15cm de prueba 38 44 5011

Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509

Valor ldquoN 88 94 100

N (Numero de golpes) (Longitud hincada)

2412 Muestreo Disturbado

Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos

encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la

cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de

clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos

2413 Registro de Sondajes

Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de

los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida

Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21

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242 Ensayos de laboratorio

Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos

gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422

gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216

gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253

gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254

gt 03 Ensayo Corte Directo

gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico

gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219

gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516

gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512

243 Clasificacioacuten de Suelos

Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado

de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos

y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03

Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS

SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01

Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010

Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM

DescripcioacutenArena limosa pobremente

gradada

Arena limosa bien gradada Arena limosa

Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001

PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22

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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO

De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se

observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de

Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de

laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo

- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja

compacidad

- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute

una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad

- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color

gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena

limosa muy densa de color gris amarillento

Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de

500m

El nivel freaacutetico no se encontroacute

26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO

Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de

sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente

261 Anaacutelisis Quiacutemico

Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra

representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04

Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23

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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO

SondajeNdeg

Profundidad(m)

Sales Solubles Totales

PPM

ClorurosPPM

SulfatosPPM

SPT-01 600-1145 93100 21071 8392

Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la

cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del

concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures

Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa

A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas

asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro

Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )

^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)

DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )

Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL

Prof (m) N DR()(grcm3)

^min(grcm3)

Pd(grcm3)

600-645 43 58 1628 1441 1544

700-745 51 64 1628 1441 1544

800-845 74 83 1708 1454 1607

900-945 88 91 1708 1454 1607

1000-1045 94 93 1726 1467 1656

1100-1145 100 95 1726 1467 1656

Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24

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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las

caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la

Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de

compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp

Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar

seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)

Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD

DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)

Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0

Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0

Muy Compacta 85 - 100 gt 50

ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo

Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan

unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las

arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A

continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y

de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07

Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

FORMA

GRANULOMEacuteTRICA

AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO

SUELTA COMPACTA

Redondeada uniforme GJ O o 37o

Redondeada bien graduada 34deg 40deg

Angulosa uniforme 35deg 43deg

Angulosa bien graduada 39deg 45deg

ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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UNIWRSIOAD NACIONAL DE INGENIERIAF K u lttd lngraquonirlraquo CMI LISTA DE CUADROS

Cuadro N 22 Carga de arranque de bulbos en Villa El Salvador 54

Cuadro N 23 Esfuereo de corte entre bulbo - suelo en VIII El S lv do r 55

CUadro N 24 Diaacutemetros reales en campo y el en aumento 57

f r^ m ln ^ oacute n dal c ic la n te da ratittancl al corta unitario antra la unioacuten bulbo anclado y auaio aranoao para dlaaoacuteo da arclajatah lllw Jlt^ Antonio Parrtaa OHlaquot fl

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DEFIGURAS

LISTA DE FIGURAS

Figura 01 Ubicacioacuten de zona de estudio 13Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio 14

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida 21

Figura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes

(Juran e Elias 1991) 29

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas

(Hanna 1982) 29

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo

(GeoRio 2000) 30

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000) 31

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares

seguacuten Ostermayer (1974) 34

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes

en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte

en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerea de cizallamiento por

unidad longitud en la arenagrava (Bustamante y Doix 1985) 37

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad

de longitud en arcillas limos (Bustamante y Doix 1985) 38

Figura 13 Armado de anclaje de cable 42

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo 43

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable 44

Figura 16 Valores resistencia uacuteltima 57

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajetachlller Jreeacute Antonio Paredes O l i^ 7

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS

LISTA DE SIMBOLOS

ASTM American Society for Testing and Materials

^ Angulo de friccioacuten

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

ltjr 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

K f Coeficiente de anclaje

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

niexcl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

a 0 Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

c Cohesioacuten

Dh Diaacutemetro del hueco

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

r a Esfuereo de cortante permitido

S Factor de Amplificacioacuten del Suelo

C Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica

Z Factor de zona

T Fuerea de tensioacuten de disentildeo

Lb Longitud tramo anclado yo cementada del bulbo

N Numero de golpes en SPT

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

T0 Periodo de vibracioacuten

Ynat Peso especiacutefico del suelo

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deamlajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 8

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS

T

Qs

sues

Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo-suelo

Resistencia al cizallamiento o cortante

Sistema Unificado de Clasificacioacuten de Suelos

Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

ldquo Determinadoacuten del in f ic ie n te de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto andado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je B ach ili^ Jraeacute Antonio Partoes O liw s 9

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil INTRODUCCION

INTRODUCCIOacuteN

En las obras de ingenieriacutea civil es comuacuten la ejecucioacuten de cortes y excavaciones

ambos tipos de trabajo requieren la remocioacuten de cierta cantidad de suelo y la

consecuente peacuterdida de confinamiento en la periferia El ingeniero inicialmente

verifica si la estructura puede ser estable sin ayuda externa o si es necesario

emplear un muro de contencioacuten o formar un talud La aparicioacuten de las anclas

para roca primero y para suelo poco despueacutes representoacute un importante

avance tecnoloacutegico para todos los trabajos relacionados con la estabilizacioacuten de

una masa de roca o suelo Las anclas al estar totalmente embebidas en el suelo

no interfieren con las maniobras de construccioacuten en el interior de las

excavaciones Es por eso importante ahora en la construccioacuten su

comportamiento y la verificacioacuten de los paraacutemetros que estaacuten relacionados

directamente entre el bulbo del ancla y el suelo que muchas veces pueden

llevarlos a fallar

En el presente informe de suficiencia determinaremos el coeficiente de

resistencia al corte unitario que existe entre el bulbo del anclaje y el suelo

arenoso limoso el suelo con estas caracteriacutesticas se encuentra en distrito de

Villa El Salvador en la Ciudad de Lima

Determinadoacuten del creficiacuteente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearclajetech llle r J w eacute Antonio Paredes OIiacutetos 10

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES

CAPITULO I GENERALIDADES

En este capiacutetulo detallaremos los antecedentes y objetivos para establecer el

coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de

cemento formado por el anclaje Adlclonalmente definiremos la metodologiacutea a

ser utilizada para realizar el Informe de suficiencia correspondiente asiacute como

tambieacuten la estructura de la misma

11 ANTECEDENTES

El crecimiento de la ciudad de Lima y la alta demanda de viviendas en la ciudad de Lima gran parte de la zona perifeacuterica estaacute siendo poblado y se estaacute

ejecutando construcciones en diversos tipos de suelos Una zona de alto

crecimiento urbano se ubica en la parte sur de la ciudad de Lima que abarca

distritos como Villa Mariacutea del Triunfo Villa el Salvador Chorrillos Luriacuten etc en donde se estaacuten ejecutando construcciones sobre suelos arenosos

Estas construcciones necesitan realizar excavaciones para la cimentacioacuten y

surge la necesidad de estabilizar los taludes colindantes realizando anclajes en

estos suelos al respecto la Informacioacuten de paraacutemetros necesarios para realizar

caacutelculos en este tipo de suelo arenoso es Insuficiente en nuestro medio a

comparacioacuten de los suelos gravosos donde la Informacioacuten es mayor y los

anclajes tienen un buen comportamiento como elementos estabilizadores de contencioacuten Estudios e Investigaciones nos brindan paraacutemetros de resistencia

uacuteltima al esfuereo cortante entre el bulbo de anclaje y el material en la interface a

lo largo del bulbo (Modificado de PTI 1996) asiacute como valores aproximados de

la transferencia de carga en bulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatinl y otros 1999) sin embargo surge la necesidad de realizar pruebas de

carga en campo para verificar los valores supuestos para la ejecucioacuten de

proyectos de estabilidad con anclajes en suelos arenosos

Determinadoacuten del craficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O ltos 11

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES

12 OBJETIVOS

Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y

el bulbo de cemento formado por el anclaje

Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de

suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de

Villa el Salvador

Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la

interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando

pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador

Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses

13 ALCANCES

El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte

unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes

de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la

siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante

buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema

segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en

obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de

anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de

cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute

un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten

evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados

obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge

las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte

unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12

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CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS

ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS

211 Ubicacioacuten

El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y

la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador

Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial

212 toceso al Aacuterea en Estudio

El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la

Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar

con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren

eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la

Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)

Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13

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Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio

213 Condicioacuten Climaacutetica

Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa

y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo

basal de la costa

Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan

en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos

periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC

Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la

humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90

22 GEOLOGIAY SISMICIDAD

221 Geologiacutea

Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas

sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde

occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante

la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con

plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un

ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14

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pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un

eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado

corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo

tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten

se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se

encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las

unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y

alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior

representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del

Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos

A Cretaacuteceo Inferior

Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de

calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de

color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de

lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a

rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo

inferior

B Cuaternario

Pleistoceno

Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por

acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas

conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina

extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes

Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo

de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado

cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten

intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten

tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan

algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables

que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de

Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15

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estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente

que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno

Reciente

Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las

diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan

variadas formas como mantos dunas y barcanes

2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas

Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso

tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han

modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la

inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre

grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual

Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la

accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de

arenas a traveacutes de corrientes litorales

Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el

borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una

faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor

amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y

arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena

proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE

Lomas y Cerros Testigos

Valles y Quebradas

Estribaciones andinas occidentales

Zonas andinas

Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR

De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente

relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos

Deyectivos

2212 Geodinaacutemica Externa

Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de

geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni

desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona

222 Sismicidad

Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo

Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el

mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos

teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se

diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos

que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones

divide al paiacutes en tres zonas

Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de

Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la

sismicidad es baja

Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten

de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17

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Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana

de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva

es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos

La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de

ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre

fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la

zona

2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente

De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma

Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los

siguientes valores

(a) Factor de Zona Z = 04 n

(b) Condiciones Geoteacutecnicas

El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un

Suelo Flexible

(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg

(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14

(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)

Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18

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n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta

como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser

excedida en 50 antildeos

23 E T^A S DEL ESTUDIO

Los trabajos se efectuaron en 03 etapas

231 Fase de Campo

Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y

caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo

232 Fase de Laboratorio

Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto

de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas

233 Fase de Gabinete

A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros

geoteacutecnicos del suelo en estudio

2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS

241 Trabajos de Campo

Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado

La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado

estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar

Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y

determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas

D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19

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2411 Sondaje

Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN

AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de

golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del

penetroacute metro

El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va

acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a

traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en

las arenas compactas a semi compactas

La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del

Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el

Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de

ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico

Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE

Sondaje Profundidad (m)

SPT-01 1145

Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01

SONDAJE SPT-01

Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845

Primeros 15cm se descarta - 14 17 16

Primeros 15cm de prueba - 18 23 34

Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40

Valor ldquoNrdquo - 43 51 74

Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20

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SONDAJE SPT-01

Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145

Primeros 15cm se descarta 32 39 20

Primeros 15cm de prueba 38 44 5011

Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509

Valor ldquoN 88 94 100

N (Numero de golpes) (Longitud hincada)

2412 Muestreo Disturbado

Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos

encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la

cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de

clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos

2413 Registro de Sondajes

Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de

los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida

Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21

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242 Ensayos de laboratorio

Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos

gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422

gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216

gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253

gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254

gt 03 Ensayo Corte Directo

gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico

gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219

gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516

gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512

243 Clasificacioacuten de Suelos

Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado

de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos

y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03

Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS

SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01

Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010

Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM

DescripcioacutenArena limosa pobremente

gradada

Arena limosa bien gradada Arena limosa

Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001

PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22

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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO

De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se

observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de

Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de

laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo

- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja

compacidad

- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute

una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad

- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color

gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena

limosa muy densa de color gris amarillento

Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de

500m

El nivel freaacutetico no se encontroacute

26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO

Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de

sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente

261 Anaacutelisis Quiacutemico

Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra

representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04

Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO

SondajeNdeg

Profundidad(m)

Sales Solubles Totales

PPM

ClorurosPPM

SulfatosPPM

SPT-01 600-1145 93100 21071 8392

Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la

cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del

concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures

Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa

A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas

asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro

Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )

^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)

DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )

Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL

Prof (m) N DR()(grcm3)

^min(grcm3)

Pd(grcm3)

600-645 43 58 1628 1441 1544

700-745 51 64 1628 1441 1544

800-845 74 83 1708 1454 1607

900-945 88 91 1708 1454 1607

1000-1045 94 93 1726 1467 1656

1100-1145 100 95 1726 1467 1656

Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las

caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la

Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de

compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp

Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar

seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)

Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD

DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)

Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0

Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0

Muy Compacta 85 - 100 gt 50

ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo

Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan

unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las

arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A

continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y

de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07

Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

FORMA

GRANULOMEacuteTRICA

AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO

SUELTA COMPACTA

Redondeada uniforme GJ O o 37o

Redondeada bien graduada 34deg 40deg

Angulosa uniforme 35deg 43deg

Angulosa bien graduada 39deg 45deg

ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

BIBLIOGRAFIacuteA

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estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011

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Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

Page 9: UNIVERSIDAD NACIONAL DE ... - cybertesis.uni.edu.pecybertesis.uni.edu.pe/bitstream/uni/4203/1/paredes_oj.pdf · ARENOSOS Y PARÁMETROS EN VILLA EL SALVADOR 11 ... 2.2.2.1 Parámetros

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DEFIGURAS

LISTA DE FIGURAS

Figura 01 Ubicacioacuten de zona de estudio 13Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio 14

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida 21

Figura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes

(Juran e Elias 1991) 29

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas

(Hanna 1982) 29

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo

(GeoRio 2000) 30

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000) 31

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares

seguacuten Ostermayer (1974) 34

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes

en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte

en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerea de cizallamiento por

unidad longitud en la arenagrava (Bustamante y Doix 1985) 37

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad

de longitud en arcillas limos (Bustamante y Doix 1985) 38

Figura 13 Armado de anclaje de cable 42

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo 43

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable 44

Figura 16 Valores resistencia uacuteltima 57

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajetachlller Jreeacute Antonio Paredes O l i^ 7

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS

LISTA DE SIMBOLOS

ASTM American Society for Testing and Materials

^ Angulo de friccioacuten

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

ltjr 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

K f Coeficiente de anclaje

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

niexcl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

a 0 Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

c Cohesioacuten

Dh Diaacutemetro del hueco

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

r a Esfuereo de cortante permitido

S Factor de Amplificacioacuten del Suelo

C Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica

Z Factor de zona

T Fuerea de tensioacuten de disentildeo

Lb Longitud tramo anclado yo cementada del bulbo

N Numero de golpes en SPT

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

T0 Periodo de vibracioacuten

Ynat Peso especiacutefico del suelo

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deamlajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 8

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS

T

Qs

sues

Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo-suelo

Resistencia al cizallamiento o cortante

Sistema Unificado de Clasificacioacuten de Suelos

Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

ldquo Determinadoacuten del in f ic ie n te de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto andado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je B ach ili^ Jraeacute Antonio Partoes O liw s 9

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil INTRODUCCION

INTRODUCCIOacuteN

En las obras de ingenieriacutea civil es comuacuten la ejecucioacuten de cortes y excavaciones

ambos tipos de trabajo requieren la remocioacuten de cierta cantidad de suelo y la

consecuente peacuterdida de confinamiento en la periferia El ingeniero inicialmente

verifica si la estructura puede ser estable sin ayuda externa o si es necesario

emplear un muro de contencioacuten o formar un talud La aparicioacuten de las anclas

para roca primero y para suelo poco despueacutes representoacute un importante

avance tecnoloacutegico para todos los trabajos relacionados con la estabilizacioacuten de

una masa de roca o suelo Las anclas al estar totalmente embebidas en el suelo

no interfieren con las maniobras de construccioacuten en el interior de las

excavaciones Es por eso importante ahora en la construccioacuten su

comportamiento y la verificacioacuten de los paraacutemetros que estaacuten relacionados

directamente entre el bulbo del ancla y el suelo que muchas veces pueden

llevarlos a fallar

En el presente informe de suficiencia determinaremos el coeficiente de

resistencia al corte unitario que existe entre el bulbo del anclaje y el suelo

arenoso limoso el suelo con estas caracteriacutesticas se encuentra en distrito de

Villa El Salvador en la Ciudad de Lima

Determinadoacuten del creficiacuteente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearclajetech llle r J w eacute Antonio Paredes OIiacutetos 10

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES

CAPITULO I GENERALIDADES

En este capiacutetulo detallaremos los antecedentes y objetivos para establecer el

coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de

cemento formado por el anclaje Adlclonalmente definiremos la metodologiacutea a

ser utilizada para realizar el Informe de suficiencia correspondiente asiacute como

tambieacuten la estructura de la misma

11 ANTECEDENTES

El crecimiento de la ciudad de Lima y la alta demanda de viviendas en la ciudad de Lima gran parte de la zona perifeacuterica estaacute siendo poblado y se estaacute

ejecutando construcciones en diversos tipos de suelos Una zona de alto

crecimiento urbano se ubica en la parte sur de la ciudad de Lima que abarca

distritos como Villa Mariacutea del Triunfo Villa el Salvador Chorrillos Luriacuten etc en donde se estaacuten ejecutando construcciones sobre suelos arenosos

Estas construcciones necesitan realizar excavaciones para la cimentacioacuten y

surge la necesidad de estabilizar los taludes colindantes realizando anclajes en

estos suelos al respecto la Informacioacuten de paraacutemetros necesarios para realizar

caacutelculos en este tipo de suelo arenoso es Insuficiente en nuestro medio a

comparacioacuten de los suelos gravosos donde la Informacioacuten es mayor y los

anclajes tienen un buen comportamiento como elementos estabilizadores de contencioacuten Estudios e Investigaciones nos brindan paraacutemetros de resistencia

uacuteltima al esfuereo cortante entre el bulbo de anclaje y el material en la interface a

lo largo del bulbo (Modificado de PTI 1996) asiacute como valores aproximados de

la transferencia de carga en bulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatinl y otros 1999) sin embargo surge la necesidad de realizar pruebas de

carga en campo para verificar los valores supuestos para la ejecucioacuten de

proyectos de estabilidad con anclajes en suelos arenosos

Determinadoacuten del craficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O ltos 11

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES

12 OBJETIVOS

Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y

el bulbo de cemento formado por el anclaje

Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de

suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de

Villa el Salvador

Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la

interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando

pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador

Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses

13 ALCANCES

El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte

unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes

de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la

siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante

buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema

segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en

obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de

anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de

cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute

un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten

evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados

obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge

las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte

unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12

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CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS

ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS

211 Ubicacioacuten

El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y

la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador

Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial

212 toceso al Aacuterea en Estudio

El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la

Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar

con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren

eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la

Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)

Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio

213 Condicioacuten Climaacutetica

Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa

y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo

basal de la costa

Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan

en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos

periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC

Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la

humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90

22 GEOLOGIAY SISMICIDAD

221 Geologiacutea

Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas

sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde

occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante

la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con

plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un

ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAtaacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un

eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado

corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo

tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten

se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se

encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las

unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y

alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior

representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del

Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos

A Cretaacuteceo Inferior

Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de

calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de

color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de

lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a

rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo

inferior

B Cuaternario

Pleistoceno

Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por

acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas

conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina

extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes

Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo

de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado

cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten

intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten

tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan

algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables

que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de

Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente

que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno

Reciente

Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las

diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan

variadas formas como mantos dunas y barcanes

2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas

Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso

tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han

modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la

inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre

grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual

Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la

accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de

arenas a traveacutes de corrientes litorales

Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el

borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una

faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor

amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y

arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena

proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE

Lomas y Cerros Testigos

Valles y Quebradas

Estribaciones andinas occidentales

Zonas andinas

Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR

De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente

relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos

Deyectivos

2212 Geodinaacutemica Externa

Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de

geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni

desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona

222 Sismicidad

Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo

Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el

mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos

teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se

diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos

que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones

divide al paiacutes en tres zonas

Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de

Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la

sismicidad es baja

Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten

de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana

de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva

es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos

La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de

ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre

fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la

zona

2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente

De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma

Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los

siguientes valores

(a) Factor de Zona Z = 04 n

(b) Condiciones Geoteacutecnicas

El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un

Suelo Flexible

(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg

(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14

(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)

Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAMMETROS EN VILLA EL SALVADOR

n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta

como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser

excedida en 50 antildeos

23 E T^A S DEL ESTUDIO

Los trabajos se efectuaron en 03 etapas

231 Fase de Campo

Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y

caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo

232 Fase de Laboratorio

Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto

de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas

233 Fase de Gabinete

A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros

geoteacutecnicos del suelo en estudio

2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS

241 Trabajos de Campo

Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado

La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado

estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar

Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y

determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas

D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL SALVADOR

2411 Sondaje

Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN

AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de

golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del

penetroacute metro

El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va

acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a

traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en

las arenas compactas a semi compactas

La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del

Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el

Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de

ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico

Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE

Sondaje Profundidad (m)

SPT-01 1145

Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01

SONDAJE SPT-01

Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845

Primeros 15cm se descarta - 14 17 16

Primeros 15cm de prueba - 18 23 34

Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40

Valor ldquoNrdquo - 43 51 74

Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20

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SONDAJE SPT-01

Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145

Primeros 15cm se descarta 32 39 20

Primeros 15cm de prueba 38 44 5011

Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509

Valor ldquoN 88 94 100

N (Numero de golpes) (Longitud hincada)

2412 Muestreo Disturbado

Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos

encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la

cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de

clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos

2413 Registro de Sondajes

Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de

los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida

Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21

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242 Ensayos de laboratorio

Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos

gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422

gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216

gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253

gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254

gt 03 Ensayo Corte Directo

gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico

gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219

gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516

gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512

243 Clasificacioacuten de Suelos

Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado

de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos

y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03

Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS

SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01

Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010

Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM

DescripcioacutenArena limosa pobremente

gradada

Arena limosa bien gradada Arena limosa

Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001

PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22

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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO

De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se

observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de

Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de

laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo

- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja

compacidad

- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute

una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad

- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color

gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena

limosa muy densa de color gris amarillento

Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de

500m

El nivel freaacutetico no se encontroacute

26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO

Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de

sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente

261 Anaacutelisis Quiacutemico

Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra

representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04

Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23

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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO

SondajeNdeg

Profundidad(m)

Sales Solubles Totales

PPM

ClorurosPPM

SulfatosPPM

SPT-01 600-1145 93100 21071 8392

Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la

cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del

concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures

Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa

A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas

asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro

Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )

^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)

DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )

Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL

Prof (m) N DR()(grcm3)

^min(grcm3)

Pd(grcm3)

600-645 43 58 1628 1441 1544

700-745 51 64 1628 1441 1544

800-845 74 83 1708 1454 1607

900-945 88 91 1708 1454 1607

1000-1045 94 93 1726 1467 1656

1100-1145 100 95 1726 1467 1656

Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24

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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las

caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la

Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de

compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp

Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar

seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)

Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD

DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)

Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0

Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0

Muy Compacta 85 - 100 gt 50

ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo

Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan

unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las

arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A

continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y

de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07

Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

FORMA

GRANULOMEacuteTRICA

AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO

SUELTA COMPACTA

Redondeada uniforme GJ O o 37o

Redondeada bien graduada 34deg 40deg

Angulosa uniforme 35deg 43deg

Angulosa bien graduada 39deg 45deg

ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

BIBLIOGRAFIacuteA

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Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

Page 10: UNIVERSIDAD NACIONAL DE ... - cybertesis.uni.edu.pecybertesis.uni.edu.pe/bitstream/uni/4203/1/paredes_oj.pdf · ARENOSOS Y PARÁMETROS EN VILLA EL SALVADOR 11 ... 2.2.2.1 Parámetros

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS

LISTA DE SIMBOLOS

ASTM American Society for Testing and Materials

^ Angulo de friccioacuten

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

ltjr 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

K f Coeficiente de anclaje

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

niexcl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

a 0 Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

c Cohesioacuten

Dh Diaacutemetro del hueco

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

r a Esfuereo de cortante permitido

S Factor de Amplificacioacuten del Suelo

C Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica

Z Factor de zona

T Fuerea de tensioacuten de disentildeo

Lb Longitud tramo anclado yo cementada del bulbo

N Numero de golpes en SPT

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

T0 Periodo de vibracioacuten

Ynat Peso especiacutefico del suelo

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deamlajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 8

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS

T

Qs

sues

Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo-suelo

Resistencia al cizallamiento o cortante

Sistema Unificado de Clasificacioacuten de Suelos

Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

ldquo Determinadoacuten del in f ic ie n te de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto andado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je B ach ili^ Jraeacute Antonio Partoes O liw s 9

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil INTRODUCCION

INTRODUCCIOacuteN

En las obras de ingenieriacutea civil es comuacuten la ejecucioacuten de cortes y excavaciones

ambos tipos de trabajo requieren la remocioacuten de cierta cantidad de suelo y la

consecuente peacuterdida de confinamiento en la periferia El ingeniero inicialmente

verifica si la estructura puede ser estable sin ayuda externa o si es necesario

emplear un muro de contencioacuten o formar un talud La aparicioacuten de las anclas

para roca primero y para suelo poco despueacutes representoacute un importante

avance tecnoloacutegico para todos los trabajos relacionados con la estabilizacioacuten de

una masa de roca o suelo Las anclas al estar totalmente embebidas en el suelo

no interfieren con las maniobras de construccioacuten en el interior de las

excavaciones Es por eso importante ahora en la construccioacuten su

comportamiento y la verificacioacuten de los paraacutemetros que estaacuten relacionados

directamente entre el bulbo del ancla y el suelo que muchas veces pueden

llevarlos a fallar

En el presente informe de suficiencia determinaremos el coeficiente de

resistencia al corte unitario que existe entre el bulbo del anclaje y el suelo

arenoso limoso el suelo con estas caracteriacutesticas se encuentra en distrito de

Villa El Salvador en la Ciudad de Lima

Determinadoacuten del creficiacuteente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearclajetech llle r J w eacute Antonio Paredes OIiacutetos 10

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES

CAPITULO I GENERALIDADES

En este capiacutetulo detallaremos los antecedentes y objetivos para establecer el

coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de

cemento formado por el anclaje Adlclonalmente definiremos la metodologiacutea a

ser utilizada para realizar el Informe de suficiencia correspondiente asiacute como

tambieacuten la estructura de la misma

11 ANTECEDENTES

El crecimiento de la ciudad de Lima y la alta demanda de viviendas en la ciudad de Lima gran parte de la zona perifeacuterica estaacute siendo poblado y se estaacute

ejecutando construcciones en diversos tipos de suelos Una zona de alto

crecimiento urbano se ubica en la parte sur de la ciudad de Lima que abarca

distritos como Villa Mariacutea del Triunfo Villa el Salvador Chorrillos Luriacuten etc en donde se estaacuten ejecutando construcciones sobre suelos arenosos

Estas construcciones necesitan realizar excavaciones para la cimentacioacuten y

surge la necesidad de estabilizar los taludes colindantes realizando anclajes en

estos suelos al respecto la Informacioacuten de paraacutemetros necesarios para realizar

caacutelculos en este tipo de suelo arenoso es Insuficiente en nuestro medio a

comparacioacuten de los suelos gravosos donde la Informacioacuten es mayor y los

anclajes tienen un buen comportamiento como elementos estabilizadores de contencioacuten Estudios e Investigaciones nos brindan paraacutemetros de resistencia

uacuteltima al esfuereo cortante entre el bulbo de anclaje y el material en la interface a

lo largo del bulbo (Modificado de PTI 1996) asiacute como valores aproximados de

la transferencia de carga en bulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatinl y otros 1999) sin embargo surge la necesidad de realizar pruebas de

carga en campo para verificar los valores supuestos para la ejecucioacuten de

proyectos de estabilidad con anclajes en suelos arenosos

Determinadoacuten del craficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O ltos 11

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES

12 OBJETIVOS

Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y

el bulbo de cemento formado por el anclaje

Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de

suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de

Villa el Salvador

Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la

interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando

pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador

Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses

13 ALCANCES

El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte

unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes

de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la

siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante

buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema

segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en

obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de

anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de

cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute

un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten

evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados

obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge

las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte

unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12

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CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS

ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS

211 Ubicacioacuten

El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y

la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador

Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial

212 toceso al Aacuterea en Estudio

El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la

Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar

con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren

eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la

Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)

Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio

213 Condicioacuten Climaacutetica

Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa

y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo

basal de la costa

Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan

en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos

periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC

Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la

humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90

22 GEOLOGIAY SISMICIDAD

221 Geologiacutea

Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas

sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde

occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante

la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con

plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un

ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAtaacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un

eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado

corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo

tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten

se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se

encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las

unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y

alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior

representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del

Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos

A Cretaacuteceo Inferior

Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de

calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de

color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de

lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a

rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo

inferior

B Cuaternario

Pleistoceno

Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por

acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas

conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina

extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes

Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo

de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado

cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten

intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten

tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan

algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables

que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de

Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente

que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno

Reciente

Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las

diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan

variadas formas como mantos dunas y barcanes

2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas

Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso

tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han

modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la

inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre

grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual

Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la

accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de

arenas a traveacutes de corrientes litorales

Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el

borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una

faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor

amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y

arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena

proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE

Lomas y Cerros Testigos

Valles y Quebradas

Estribaciones andinas occidentales

Zonas andinas

Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR

De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente

relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos

Deyectivos

2212 Geodinaacutemica Externa

Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de

geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni

desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona

222 Sismicidad

Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo

Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el

mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos

teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se

diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos

que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones

divide al paiacutes en tres zonas

Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de

Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la

sismicidad es baja

Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten

de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana

de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva

es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos

La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de

ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre

fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la

zona

2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente

De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma

Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los

siguientes valores

(a) Factor de Zona Z = 04 n

(b) Condiciones Geoteacutecnicas

El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un

Suelo Flexible

(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg

(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14

(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)

Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18

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n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta

como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser

excedida en 50 antildeos

23 E T^A S DEL ESTUDIO

Los trabajos se efectuaron en 03 etapas

231 Fase de Campo

Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y

caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo

232 Fase de Laboratorio

Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto

de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas

233 Fase de Gabinete

A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros

geoteacutecnicos del suelo en estudio

2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS

241 Trabajos de Campo

Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado

La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado

estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar

Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y

determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas

D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19

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2411 Sondaje

Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN

AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de

golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del

penetroacute metro

El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va

acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a

traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en

las arenas compactas a semi compactas

La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del

Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el

Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de

ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico

Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE

Sondaje Profundidad (m)

SPT-01 1145

Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01

SONDAJE SPT-01

Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845

Primeros 15cm se descarta - 14 17 16

Primeros 15cm de prueba - 18 23 34

Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40

Valor ldquoNrdquo - 43 51 74

Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20

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SONDAJE SPT-01

Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145

Primeros 15cm se descarta 32 39 20

Primeros 15cm de prueba 38 44 5011

Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509

Valor ldquoN 88 94 100

N (Numero de golpes) (Longitud hincada)

2412 Muestreo Disturbado

Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos

encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la

cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de

clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos

2413 Registro de Sondajes

Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de

los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida

Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21

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242 Ensayos de laboratorio

Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos

gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422

gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216

gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253

gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254

gt 03 Ensayo Corte Directo

gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico

gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219

gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516

gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512

243 Clasificacioacuten de Suelos

Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado

de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos

y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03

Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS

SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01

Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010

Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM

DescripcioacutenArena limosa pobremente

gradada

Arena limosa bien gradada Arena limosa

Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001

PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22

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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO

De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se

observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de

Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de

laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo

- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja

compacidad

- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute

una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad

- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color

gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena

limosa muy densa de color gris amarillento

Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de

500m

El nivel freaacutetico no se encontroacute

26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO

Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de

sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente

261 Anaacutelisis Quiacutemico

Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra

representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04

Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23

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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO

SondajeNdeg

Profundidad(m)

Sales Solubles Totales

PPM

ClorurosPPM

SulfatosPPM

SPT-01 600-1145 93100 21071 8392

Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la

cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del

concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures

Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa

A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas

asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro

Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )

^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)

DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )

Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL

Prof (m) N DR()(grcm3)

^min(grcm3)

Pd(grcm3)

600-645 43 58 1628 1441 1544

700-745 51 64 1628 1441 1544

800-845 74 83 1708 1454 1607

900-945 88 91 1708 1454 1607

1000-1045 94 93 1726 1467 1656

1100-1145 100 95 1726 1467 1656

Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24

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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las

caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la

Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de

compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp

Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar

seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)

Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD

DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)

Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0

Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0

Muy Compacta 85 - 100 gt 50

ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo

Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan

unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las

arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A

continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y

de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07

Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

FORMA

GRANULOMEacuteTRICA

AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO

SUELTA COMPACTA

Redondeada uniforme GJ O o 37o

Redondeada bien graduada 34deg 40deg

Angulosa uniforme 35deg 43deg

Angulosa bien graduada 39deg 45deg

ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad da Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

Page 11: UNIVERSIDAD NACIONAL DE ... - cybertesis.uni.edu.pecybertesis.uni.edu.pe/bitstream/uni/4203/1/paredes_oj.pdf · ARENOSOS Y PARÁMETROS EN VILLA EL SALVADOR 11 ... 2.2.2.1 Parámetros

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS

T

Qs

sues

Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo-suelo

Resistencia al cizallamiento o cortante

Sistema Unificado de Clasificacioacuten de Suelos

Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

ldquo Determinadoacuten del in f ic ie n te de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto andado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je B ach ili^ Jraeacute Antonio Partoes O liw s 9

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil INTRODUCCION

INTRODUCCIOacuteN

En las obras de ingenieriacutea civil es comuacuten la ejecucioacuten de cortes y excavaciones

ambos tipos de trabajo requieren la remocioacuten de cierta cantidad de suelo y la

consecuente peacuterdida de confinamiento en la periferia El ingeniero inicialmente

verifica si la estructura puede ser estable sin ayuda externa o si es necesario

emplear un muro de contencioacuten o formar un talud La aparicioacuten de las anclas

para roca primero y para suelo poco despueacutes representoacute un importante

avance tecnoloacutegico para todos los trabajos relacionados con la estabilizacioacuten de

una masa de roca o suelo Las anclas al estar totalmente embebidas en el suelo

no interfieren con las maniobras de construccioacuten en el interior de las

excavaciones Es por eso importante ahora en la construccioacuten su

comportamiento y la verificacioacuten de los paraacutemetros que estaacuten relacionados

directamente entre el bulbo del ancla y el suelo que muchas veces pueden

llevarlos a fallar

En el presente informe de suficiencia determinaremos el coeficiente de

resistencia al corte unitario que existe entre el bulbo del anclaje y el suelo

arenoso limoso el suelo con estas caracteriacutesticas se encuentra en distrito de

Villa El Salvador en la Ciudad de Lima

Determinadoacuten del creficiacuteente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearclajetech llle r J w eacute Antonio Paredes OIiacutetos 10

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES

CAPITULO I GENERALIDADES

En este capiacutetulo detallaremos los antecedentes y objetivos para establecer el

coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de

cemento formado por el anclaje Adlclonalmente definiremos la metodologiacutea a

ser utilizada para realizar el Informe de suficiencia correspondiente asiacute como

tambieacuten la estructura de la misma

11 ANTECEDENTES

El crecimiento de la ciudad de Lima y la alta demanda de viviendas en la ciudad de Lima gran parte de la zona perifeacuterica estaacute siendo poblado y se estaacute

ejecutando construcciones en diversos tipos de suelos Una zona de alto

crecimiento urbano se ubica en la parte sur de la ciudad de Lima que abarca

distritos como Villa Mariacutea del Triunfo Villa el Salvador Chorrillos Luriacuten etc en donde se estaacuten ejecutando construcciones sobre suelos arenosos

Estas construcciones necesitan realizar excavaciones para la cimentacioacuten y

surge la necesidad de estabilizar los taludes colindantes realizando anclajes en

estos suelos al respecto la Informacioacuten de paraacutemetros necesarios para realizar

caacutelculos en este tipo de suelo arenoso es Insuficiente en nuestro medio a

comparacioacuten de los suelos gravosos donde la Informacioacuten es mayor y los

anclajes tienen un buen comportamiento como elementos estabilizadores de contencioacuten Estudios e Investigaciones nos brindan paraacutemetros de resistencia

uacuteltima al esfuereo cortante entre el bulbo de anclaje y el material en la interface a

lo largo del bulbo (Modificado de PTI 1996) asiacute como valores aproximados de

la transferencia de carga en bulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatinl y otros 1999) sin embargo surge la necesidad de realizar pruebas de

carga en campo para verificar los valores supuestos para la ejecucioacuten de

proyectos de estabilidad con anclajes en suelos arenosos

Determinadoacuten del craficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O ltos 11

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES

12 OBJETIVOS

Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y

el bulbo de cemento formado por el anclaje

Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de

suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de

Villa el Salvador

Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la

interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando

pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador

Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses

13 ALCANCES

El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte

unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes

de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la

siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante

buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema

segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en

obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de

anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de

cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute

un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten

evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados

obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge

las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte

unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12

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CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS

ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS

211 Ubicacioacuten

El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y

la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador

Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial

212 toceso al Aacuterea en Estudio

El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la

Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar

con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren

eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la

Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)

Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio

213 Condicioacuten Climaacutetica

Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa

y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo

basal de la costa

Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan

en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos

periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC

Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la

humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90

22 GEOLOGIAY SISMICIDAD

221 Geologiacutea

Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas

sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde

occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante

la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con

plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un

ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAtaacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un

eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado

corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo

tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten

se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se

encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las

unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y

alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior

representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del

Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos

A Cretaacuteceo Inferior

Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de

calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de

color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de

lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a

rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo

inferior

B Cuaternario

Pleistoceno

Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por

acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas

conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina

extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes

Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo

de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado

cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten

intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten

tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan

algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables

que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de

Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente

que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno

Reciente

Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las

diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan

variadas formas como mantos dunas y barcanes

2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas

Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso

tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han

modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la

inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre

grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual

Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la

accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de

arenas a traveacutes de corrientes litorales

Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el

borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una

faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor

amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y

arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena

proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE

Lomas y Cerros Testigos

Valles y Quebradas

Estribaciones andinas occidentales

Zonas andinas

Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR

De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente

relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos

Deyectivos

2212 Geodinaacutemica Externa

Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de

geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni

desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona

222 Sismicidad

Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo

Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el

mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos

teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se

diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos

que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones

divide al paiacutes en tres zonas

Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de

Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la

sismicidad es baja

Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten

de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17

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Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana

de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva

es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos

La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de

ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre

fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la

zona

2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente

De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma

Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los

siguientes valores

(a) Factor de Zona Z = 04 n

(b) Condiciones Geoteacutecnicas

El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un

Suelo Flexible

(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg

(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14

(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)

Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18

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n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta

como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser

excedida en 50 antildeos

23 E T^A S DEL ESTUDIO

Los trabajos se efectuaron en 03 etapas

231 Fase de Campo

Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y

caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo

232 Fase de Laboratorio

Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto

de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas

233 Fase de Gabinete

A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros

geoteacutecnicos del suelo en estudio

2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS

241 Trabajos de Campo

Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado

La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado

estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar

Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y

determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas

D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19

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2411 Sondaje

Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN

AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de

golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del

penetroacute metro

El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va

acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a

traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en

las arenas compactas a semi compactas

La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del

Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el

Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de

ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico

Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE

Sondaje Profundidad (m)

SPT-01 1145

Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01

SONDAJE SPT-01

Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845

Primeros 15cm se descarta - 14 17 16

Primeros 15cm de prueba - 18 23 34

Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40

Valor ldquoNrdquo - 43 51 74

Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20

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SONDAJE SPT-01

Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145

Primeros 15cm se descarta 32 39 20

Primeros 15cm de prueba 38 44 5011

Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509

Valor ldquoN 88 94 100

N (Numero de golpes) (Longitud hincada)

2412 Muestreo Disturbado

Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos

encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la

cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de

clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos

2413 Registro de Sondajes

Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de

los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida

Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21

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242 Ensayos de laboratorio

Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos

gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422

gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216

gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253

gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254

gt 03 Ensayo Corte Directo

gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico

gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219

gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516

gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512

243 Clasificacioacuten de Suelos

Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado

de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos

y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03

Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS

SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01

Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010

Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM

DescripcioacutenArena limosa pobremente

gradada

Arena limosa bien gradada Arena limosa

Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001

PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22

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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO

De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se

observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de

Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de

laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo

- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja

compacidad

- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute

una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad

- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color

gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena

limosa muy densa de color gris amarillento

Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de

500m

El nivel freaacutetico no se encontroacute

26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO

Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de

sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente

261 Anaacutelisis Quiacutemico

Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra

representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04

Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23

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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO

SondajeNdeg

Profundidad(m)

Sales Solubles Totales

PPM

ClorurosPPM

SulfatosPPM

SPT-01 600-1145 93100 21071 8392

Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la

cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del

concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures

Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa

A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas

asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro

Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )

^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)

DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )

Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL

Prof (m) N DR()(grcm3)

^min(grcm3)

Pd(grcm3)

600-645 43 58 1628 1441 1544

700-745 51 64 1628 1441 1544

800-845 74 83 1708 1454 1607

900-945 88 91 1708 1454 1607

1000-1045 94 93 1726 1467 1656

1100-1145 100 95 1726 1467 1656

Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24

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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las

caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la

Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de

compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp

Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar

seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)

Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD

DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)

Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0

Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0

Muy Compacta 85 - 100 gt 50

ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo

Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan

unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las

arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A

continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y

de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07

Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

FORMA

GRANULOMEacuteTRICA

AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO

SUELTA COMPACTA

Redondeada uniforme GJ O o 37o

Redondeada bien graduada 34deg 40deg

Angulosa uniforme 35deg 43deg

Angulosa bien graduada 39deg 45deg

ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil INTRODUCCION

INTRODUCCIOacuteN

En las obras de ingenieriacutea civil es comuacuten la ejecucioacuten de cortes y excavaciones

ambos tipos de trabajo requieren la remocioacuten de cierta cantidad de suelo y la

consecuente peacuterdida de confinamiento en la periferia El ingeniero inicialmente

verifica si la estructura puede ser estable sin ayuda externa o si es necesario

emplear un muro de contencioacuten o formar un talud La aparicioacuten de las anclas

para roca primero y para suelo poco despueacutes representoacute un importante

avance tecnoloacutegico para todos los trabajos relacionados con la estabilizacioacuten de

una masa de roca o suelo Las anclas al estar totalmente embebidas en el suelo

no interfieren con las maniobras de construccioacuten en el interior de las

excavaciones Es por eso importante ahora en la construccioacuten su

comportamiento y la verificacioacuten de los paraacutemetros que estaacuten relacionados

directamente entre el bulbo del ancla y el suelo que muchas veces pueden

llevarlos a fallar

En el presente informe de suficiencia determinaremos el coeficiente de

resistencia al corte unitario que existe entre el bulbo del anclaje y el suelo

arenoso limoso el suelo con estas caracteriacutesticas se encuentra en distrito de

Villa El Salvador en la Ciudad de Lima

Determinadoacuten del creficiacuteente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearclajetech llle r J w eacute Antonio Paredes OIiacutetos 10

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES

CAPITULO I GENERALIDADES

En este capiacutetulo detallaremos los antecedentes y objetivos para establecer el

coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de

cemento formado por el anclaje Adlclonalmente definiremos la metodologiacutea a

ser utilizada para realizar el Informe de suficiencia correspondiente asiacute como

tambieacuten la estructura de la misma

11 ANTECEDENTES

El crecimiento de la ciudad de Lima y la alta demanda de viviendas en la ciudad de Lima gran parte de la zona perifeacuterica estaacute siendo poblado y se estaacute

ejecutando construcciones en diversos tipos de suelos Una zona de alto

crecimiento urbano se ubica en la parte sur de la ciudad de Lima que abarca

distritos como Villa Mariacutea del Triunfo Villa el Salvador Chorrillos Luriacuten etc en donde se estaacuten ejecutando construcciones sobre suelos arenosos

Estas construcciones necesitan realizar excavaciones para la cimentacioacuten y

surge la necesidad de estabilizar los taludes colindantes realizando anclajes en

estos suelos al respecto la Informacioacuten de paraacutemetros necesarios para realizar

caacutelculos en este tipo de suelo arenoso es Insuficiente en nuestro medio a

comparacioacuten de los suelos gravosos donde la Informacioacuten es mayor y los

anclajes tienen un buen comportamiento como elementos estabilizadores de contencioacuten Estudios e Investigaciones nos brindan paraacutemetros de resistencia

uacuteltima al esfuereo cortante entre el bulbo de anclaje y el material en la interface a

lo largo del bulbo (Modificado de PTI 1996) asiacute como valores aproximados de

la transferencia de carga en bulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatinl y otros 1999) sin embargo surge la necesidad de realizar pruebas de

carga en campo para verificar los valores supuestos para la ejecucioacuten de

proyectos de estabilidad con anclajes en suelos arenosos

Determinadoacuten del craficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O ltos 11

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES

12 OBJETIVOS

Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y

el bulbo de cemento formado por el anclaje

Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de

suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de

Villa el Salvador

Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la

interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando

pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador

Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses

13 ALCANCES

El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte

unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes

de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la

siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante

buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema

segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en

obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de

anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de

cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute

un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten

evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados

obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge

las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte

unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12

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CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS

ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS

211 Ubicacioacuten

El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y

la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador

Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial

212 toceso al Aacuterea en Estudio

El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la

Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar

con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren

eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la

Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)

Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio

213 Condicioacuten Climaacutetica

Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa

y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo

basal de la costa

Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan

en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos

periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC

Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la

humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90

22 GEOLOGIAY SISMICIDAD

221 Geologiacutea

Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas

sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde

occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante

la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con

plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un

ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAtaacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un

eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado

corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo

tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten

se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se

encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las

unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y

alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior

representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del

Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos

A Cretaacuteceo Inferior

Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de

calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de

color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de

lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a

rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo

inferior

B Cuaternario

Pleistoceno

Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por

acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas

conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina

extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes

Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo

de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado

cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten

intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten

tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan

algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables

que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de

Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente

que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno

Reciente

Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las

diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan

variadas formas como mantos dunas y barcanes

2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas

Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso

tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han

modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la

inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre

grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual

Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la

accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de

arenas a traveacutes de corrientes litorales

Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el

borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una

faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor

amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y

arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena

proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE

Lomas y Cerros Testigos

Valles y Quebradas

Estribaciones andinas occidentales

Zonas andinas

Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR

De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente

relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos

Deyectivos

2212 Geodinaacutemica Externa

Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de

geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni

desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona

222 Sismicidad

Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo

Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el

mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos

teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se

diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos

que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones

divide al paiacutes en tres zonas

Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de

Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la

sismicidad es baja

Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten

de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17

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Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana

de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva

es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos

La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de

ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre

fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la

zona

2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente

De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma

Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los

siguientes valores

(a) Factor de Zona Z = 04 n

(b) Condiciones Geoteacutecnicas

El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un

Suelo Flexible

(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg

(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14

(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)

Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18

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n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta

como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser

excedida en 50 antildeos

23 E T^A S DEL ESTUDIO

Los trabajos se efectuaron en 03 etapas

231 Fase de Campo

Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y

caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo

232 Fase de Laboratorio

Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto

de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas

233 Fase de Gabinete

A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros

geoteacutecnicos del suelo en estudio

2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS

241 Trabajos de Campo

Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado

La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado

estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar

Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y

determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas

D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19

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2411 Sondaje

Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN

AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de

golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del

penetroacute metro

El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va

acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a

traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en

las arenas compactas a semi compactas

La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del

Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el

Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de

ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico

Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE

Sondaje Profundidad (m)

SPT-01 1145

Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01

SONDAJE SPT-01

Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845

Primeros 15cm se descarta - 14 17 16

Primeros 15cm de prueba - 18 23 34

Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40

Valor ldquoNrdquo - 43 51 74

Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20

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SONDAJE SPT-01

Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145

Primeros 15cm se descarta 32 39 20

Primeros 15cm de prueba 38 44 5011

Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509

Valor ldquoN 88 94 100

N (Numero de golpes) (Longitud hincada)

2412 Muestreo Disturbado

Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos

encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la

cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de

clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos

2413 Registro de Sondajes

Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de

los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida

Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21

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242 Ensayos de laboratorio

Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos

gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422

gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216

gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253

gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254

gt 03 Ensayo Corte Directo

gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico

gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219

gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516

gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512

243 Clasificacioacuten de Suelos

Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado

de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos

y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03

Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS

SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01

Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010

Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM

DescripcioacutenArena limosa pobremente

gradada

Arena limosa bien gradada Arena limosa

Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001

PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22

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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO

De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se

observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de

Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de

laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo

- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja

compacidad

- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute

una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad

- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color

gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena

limosa muy densa de color gris amarillento

Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de

500m

El nivel freaacutetico no se encontroacute

26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO

Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de

sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente

261 Anaacutelisis Quiacutemico

Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra

representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04

Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23

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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO

SondajeNdeg

Profundidad(m)

Sales Solubles Totales

PPM

ClorurosPPM

SulfatosPPM

SPT-01 600-1145 93100 21071 8392

Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la

cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del

concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures

Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa

A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas

asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro

Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )

^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)

DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )

Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL

Prof (m) N DR()(grcm3)

^min(grcm3)

Pd(grcm3)

600-645 43 58 1628 1441 1544

700-745 51 64 1628 1441 1544

800-845 74 83 1708 1454 1607

900-945 88 91 1708 1454 1607

1000-1045 94 93 1726 1467 1656

1100-1145 100 95 1726 1467 1656

Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las

caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la

Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de

compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp

Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar

seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)

Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD

DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)

Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0

Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0

Muy Compacta 85 - 100 gt 50

ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo

Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan

unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las

arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A

continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y

de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07

Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

FORMA

GRANULOMEacuteTRICA

AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO

SUELTA COMPACTA

Redondeada uniforme GJ O o 37o

Redondeada bien graduada 34deg 40deg

Angulosa uniforme 35deg 43deg

Angulosa bien graduada 39deg 45deg

ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES

CAPITULO I GENERALIDADES

En este capiacutetulo detallaremos los antecedentes y objetivos para establecer el

coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de

cemento formado por el anclaje Adlclonalmente definiremos la metodologiacutea a

ser utilizada para realizar el Informe de suficiencia correspondiente asiacute como

tambieacuten la estructura de la misma

11 ANTECEDENTES

El crecimiento de la ciudad de Lima y la alta demanda de viviendas en la ciudad de Lima gran parte de la zona perifeacuterica estaacute siendo poblado y se estaacute

ejecutando construcciones en diversos tipos de suelos Una zona de alto

crecimiento urbano se ubica en la parte sur de la ciudad de Lima que abarca

distritos como Villa Mariacutea del Triunfo Villa el Salvador Chorrillos Luriacuten etc en donde se estaacuten ejecutando construcciones sobre suelos arenosos

Estas construcciones necesitan realizar excavaciones para la cimentacioacuten y

surge la necesidad de estabilizar los taludes colindantes realizando anclajes en

estos suelos al respecto la Informacioacuten de paraacutemetros necesarios para realizar

caacutelculos en este tipo de suelo arenoso es Insuficiente en nuestro medio a

comparacioacuten de los suelos gravosos donde la Informacioacuten es mayor y los

anclajes tienen un buen comportamiento como elementos estabilizadores de contencioacuten Estudios e Investigaciones nos brindan paraacutemetros de resistencia

uacuteltima al esfuereo cortante entre el bulbo de anclaje y el material en la interface a

lo largo del bulbo (Modificado de PTI 1996) asiacute como valores aproximados de

la transferencia de carga en bulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatinl y otros 1999) sin embargo surge la necesidad de realizar pruebas de

carga en campo para verificar los valores supuestos para la ejecucioacuten de

proyectos de estabilidad con anclajes en suelos arenosos

Determinadoacuten del craficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O ltos 11

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES

12 OBJETIVOS

Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y

el bulbo de cemento formado por el anclaje

Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de

suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de

Villa el Salvador

Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la

interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando

pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador

Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses

13 ALCANCES

El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte

unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes

de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la

siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante

buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema

segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en

obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de

anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de

cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute

un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten

evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados

obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge

las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte

unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12

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CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS

ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS

211 Ubicacioacuten

El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y

la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador

Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial

212 toceso al Aacuterea en Estudio

El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la

Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar

con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren

eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la

Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)

Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio

213 Condicioacuten Climaacutetica

Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa

y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo

basal de la costa

Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan

en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos

periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC

Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la

humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90

22 GEOLOGIAY SISMICIDAD

221 Geologiacutea

Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas

sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde

occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante

la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con

plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un

ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAtaacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un

eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado

corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo

tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten

se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se

encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las

unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y

alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior

representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del

Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos

A Cretaacuteceo Inferior

Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de

calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de

color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de

lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a

rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo

inferior

B Cuaternario

Pleistoceno

Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por

acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas

conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina

extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes

Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo

de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado

cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten

intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten

tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan

algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables

que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de

Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente

que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno

Reciente

Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las

diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan

variadas formas como mantos dunas y barcanes

2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas

Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso

tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han

modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la

inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre

grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual

Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la

accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de

arenas a traveacutes de corrientes litorales

Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el

borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una

faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor

amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y

arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena

proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE

Lomas y Cerros Testigos

Valles y Quebradas

Estribaciones andinas occidentales

Zonas andinas

Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR

De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente

relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos

Deyectivos

2212 Geodinaacutemica Externa

Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de

geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni

desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona

222 Sismicidad

Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo

Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el

mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos

teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se

diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos

que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones

divide al paiacutes en tres zonas

Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de

Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la

sismicidad es baja

Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten

de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17

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Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana

de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva

es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos

La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de

ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre

fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la

zona

2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente

De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma

Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los

siguientes valores

(a) Factor de Zona Z = 04 n

(b) Condiciones Geoteacutecnicas

El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un

Suelo Flexible

(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg

(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14

(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)

Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18

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n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta

como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser

excedida en 50 antildeos

23 E T^A S DEL ESTUDIO

Los trabajos se efectuaron en 03 etapas

231 Fase de Campo

Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y

caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo

232 Fase de Laboratorio

Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto

de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas

233 Fase de Gabinete

A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros

geoteacutecnicos del suelo en estudio

2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS

241 Trabajos de Campo

Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado

La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado

estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar

Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y

determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas

D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19

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2411 Sondaje

Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN

AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de

golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del

penetroacute metro

El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va

acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a

traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en

las arenas compactas a semi compactas

La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del

Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el

Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de

ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico

Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE

Sondaje Profundidad (m)

SPT-01 1145

Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01

SONDAJE SPT-01

Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845

Primeros 15cm se descarta - 14 17 16

Primeros 15cm de prueba - 18 23 34

Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40

Valor ldquoNrdquo - 43 51 74

Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20

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SONDAJE SPT-01

Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145

Primeros 15cm se descarta 32 39 20

Primeros 15cm de prueba 38 44 5011

Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509

Valor ldquoN 88 94 100

N (Numero de golpes) (Longitud hincada)

2412 Muestreo Disturbado

Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos

encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la

cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de

clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos

2413 Registro de Sondajes

Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de

los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida

Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21

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242 Ensayos de laboratorio

Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos

gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422

gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216

gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253

gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254

gt 03 Ensayo Corte Directo

gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico

gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219

gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516

gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512

243 Clasificacioacuten de Suelos

Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado

de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos

y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03

Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS

SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01

Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010

Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM

DescripcioacutenArena limosa pobremente

gradada

Arena limosa bien gradada Arena limosa

Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001

PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22

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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO

De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se

observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de

Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de

laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo

- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja

compacidad

- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute

una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad

- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color

gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena

limosa muy densa de color gris amarillento

Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de

500m

El nivel freaacutetico no se encontroacute

26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO

Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de

sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente

261 Anaacutelisis Quiacutemico

Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra

representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04

Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23

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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO

SondajeNdeg

Profundidad(m)

Sales Solubles Totales

PPM

ClorurosPPM

SulfatosPPM

SPT-01 600-1145 93100 21071 8392

Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la

cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del

concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures

Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa

A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas

asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro

Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )

^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)

DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )

Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL

Prof (m) N DR()(grcm3)

^min(grcm3)

Pd(grcm3)

600-645 43 58 1628 1441 1544

700-745 51 64 1628 1441 1544

800-845 74 83 1708 1454 1607

900-945 88 91 1708 1454 1607

1000-1045 94 93 1726 1467 1656

1100-1145 100 95 1726 1467 1656

Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las

caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la

Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de

compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp

Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar

seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)

Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD

DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)

Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0

Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0

Muy Compacta 85 - 100 gt 50

ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo

Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan

unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las

arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A

continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y

de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07

Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

FORMA

GRANULOMEacuteTRICA

AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO

SUELTA COMPACTA

Redondeada uniforme GJ O o 37o

Redondeada bien graduada 34deg 40deg

Angulosa uniforme 35deg 43deg

Angulosa bien graduada 39deg 45deg

ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES

12 OBJETIVOS

Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y

el bulbo de cemento formado por el anclaje

Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de

suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de

Villa el Salvador

Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la

interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando

pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador

Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses

13 ALCANCES

El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte

unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes

de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la

siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante

buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema

segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en

obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de

anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de

cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute

un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten

evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados

obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge

las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte

unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12

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CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS

ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS

211 Ubicacioacuten

El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y

la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador

Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial

212 toceso al Aacuterea en Estudio

El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la

Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar

con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren

eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la

Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)

Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio

213 Condicioacuten Climaacutetica

Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa

y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo

basal de la costa

Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan

en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos

periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC

Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la

humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90

22 GEOLOGIAY SISMICIDAD

221 Geologiacutea

Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas

sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde

occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante

la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con

plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un

ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAtaacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un

eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado

corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo

tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten

se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se

encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las

unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y

alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior

representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del

Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos

A Cretaacuteceo Inferior

Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de

calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de

color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de

lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a

rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo

inferior

B Cuaternario

Pleistoceno

Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por

acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas

conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina

extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes

Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo

de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado

cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten

intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten

tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan

algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables

que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de

Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente

que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno

Reciente

Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las

diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan

variadas formas como mantos dunas y barcanes

2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas

Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso

tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han

modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la

inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre

grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual

Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la

accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de

arenas a traveacutes de corrientes litorales

Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el

borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una

faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor

amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y

arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena

proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE

Lomas y Cerros Testigos

Valles y Quebradas

Estribaciones andinas occidentales

Zonas andinas

Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR

De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente

relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos

Deyectivos

2212 Geodinaacutemica Externa

Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de

geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni

desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona

222 Sismicidad

Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo

Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el

mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos

teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se

diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos

que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones

divide al paiacutes en tres zonas

Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de

Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la

sismicidad es baja

Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten

de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17

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Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana

de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva

es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos

La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de

ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre

fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la

zona

2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente

De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma

Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los

siguientes valores

(a) Factor de Zona Z = 04 n

(b) Condiciones Geoteacutecnicas

El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un

Suelo Flexible

(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg

(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14

(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)

Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18

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n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta

como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser

excedida en 50 antildeos

23 E T^A S DEL ESTUDIO

Los trabajos se efectuaron en 03 etapas

231 Fase de Campo

Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y

caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo

232 Fase de Laboratorio

Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto

de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas

233 Fase de Gabinete

A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros

geoteacutecnicos del suelo en estudio

2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS

241 Trabajos de Campo

Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado

La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado

estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar

Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y

determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas

D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19

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2411 Sondaje

Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN

AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de

golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del

penetroacute metro

El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va

acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a

traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en

las arenas compactas a semi compactas

La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del

Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el

Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de

ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico

Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE

Sondaje Profundidad (m)

SPT-01 1145

Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01

SONDAJE SPT-01

Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845

Primeros 15cm se descarta - 14 17 16

Primeros 15cm de prueba - 18 23 34

Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40

Valor ldquoNrdquo - 43 51 74

Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20

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SONDAJE SPT-01

Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145

Primeros 15cm se descarta 32 39 20

Primeros 15cm de prueba 38 44 5011

Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509

Valor ldquoN 88 94 100

N (Numero de golpes) (Longitud hincada)

2412 Muestreo Disturbado

Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos

encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la

cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de

clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos

2413 Registro de Sondajes

Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de

los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida

Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21

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242 Ensayos de laboratorio

Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos

gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422

gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216

gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253

gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254

gt 03 Ensayo Corte Directo

gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico

gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219

gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516

gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512

243 Clasificacioacuten de Suelos

Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado

de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos

y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03

Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS

SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01

Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010

Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM

DescripcioacutenArena limosa pobremente

gradada

Arena limosa bien gradada Arena limosa

Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001

PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22

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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO

De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se

observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de

Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de

laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo

- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja

compacidad

- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute

una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad

- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color

gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena

limosa muy densa de color gris amarillento

Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de

500m

El nivel freaacutetico no se encontroacute

26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO

Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de

sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente

261 Anaacutelisis Quiacutemico

Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra

representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04

Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23

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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO

SondajeNdeg

Profundidad(m)

Sales Solubles Totales

PPM

ClorurosPPM

SulfatosPPM

SPT-01 600-1145 93100 21071 8392

Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la

cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del

concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures

Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa

A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas

asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro

Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )

^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)

DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )

Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL

Prof (m) N DR()(grcm3)

^min(grcm3)

Pd(grcm3)

600-645 43 58 1628 1441 1544

700-745 51 64 1628 1441 1544

800-845 74 83 1708 1454 1607

900-945 88 91 1708 1454 1607

1000-1045 94 93 1726 1467 1656

1100-1145 100 95 1726 1467 1656

Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las

caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la

Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de

compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp

Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar

seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)

Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD

DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)

Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0

Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0

Muy Compacta 85 - 100 gt 50

ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo

Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan

unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las

arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A

continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y

de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07

Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

FORMA

GRANULOMEacuteTRICA

AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO

SUELTA COMPACTA

Redondeada uniforme GJ O o 37o

Redondeada bien graduada 34deg 40deg

Angulosa uniforme 35deg 43deg

Angulosa bien graduada 39deg 45deg

ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS

ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS

211 Ubicacioacuten

El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y

la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador

Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial

212 toceso al Aacuterea en Estudio

El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la

Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar

con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren

eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la

Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)

Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13

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Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio

213 Condicioacuten Climaacutetica

Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa

y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo

basal de la costa

Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan

en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos

periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC

Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la

humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90

22 GEOLOGIAY SISMICIDAD

221 Geologiacutea

Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas

sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde

occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante

la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con

plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un

ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAtaacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un

eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado

corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo

tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten

se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se

encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las

unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y

alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior

representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del

Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos

A Cretaacuteceo Inferior

Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de

calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de

color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de

lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a

rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo

inferior

B Cuaternario

Pleistoceno

Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por

acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas

conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina

extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes

Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo

de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado

cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten

intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten

tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan

algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables

que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de

Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente

que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno

Reciente

Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las

diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan

variadas formas como mantos dunas y barcanes

2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas

Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso

tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han

modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la

inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre

grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual

Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la

accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de

arenas a traveacutes de corrientes litorales

Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el

borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una

faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor

amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y

arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena

proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE

Lomas y Cerros Testigos

Valles y Quebradas

Estribaciones andinas occidentales

Zonas andinas

Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR

De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente

relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos

Deyectivos

2212 Geodinaacutemica Externa

Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de

geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni

desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona

222 Sismicidad

Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo

Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el

mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos

teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se

diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos

que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones

divide al paiacutes en tres zonas

Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de

Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la

sismicidad es baja

Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten

de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17

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Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana

de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva

es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos

La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de

ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre

fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la

zona

2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente

De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma

Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los

siguientes valores

(a) Factor de Zona Z = 04 n

(b) Condiciones Geoteacutecnicas

El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un

Suelo Flexible

(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg

(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14

(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)

Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAMMETROS EN VILLA EL SALVADOR

n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta

como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser

excedida en 50 antildeos

23 E T^A S DEL ESTUDIO

Los trabajos se efectuaron en 03 etapas

231 Fase de Campo

Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y

caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo

232 Fase de Laboratorio

Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto

de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas

233 Fase de Gabinete

A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros

geoteacutecnicos del suelo en estudio

2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS

241 Trabajos de Campo

Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado

La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado

estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar

Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y

determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas

D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19

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2411 Sondaje

Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN

AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de

golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del

penetroacute metro

El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va

acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a

traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en

las arenas compactas a semi compactas

La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del

Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el

Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de

ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico

Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE

Sondaje Profundidad (m)

SPT-01 1145

Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01

SONDAJE SPT-01

Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845

Primeros 15cm se descarta - 14 17 16

Primeros 15cm de prueba - 18 23 34

Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40

Valor ldquoNrdquo - 43 51 74

Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20

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SONDAJE SPT-01

Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145

Primeros 15cm se descarta 32 39 20

Primeros 15cm de prueba 38 44 5011

Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509

Valor ldquoN 88 94 100

N (Numero de golpes) (Longitud hincada)

2412 Muestreo Disturbado

Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos

encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la

cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de

clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos

2413 Registro de Sondajes

Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de

los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida

Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21

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242 Ensayos de laboratorio

Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos

gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422

gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216

gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253

gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254

gt 03 Ensayo Corte Directo

gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico

gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219

gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516

gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512

243 Clasificacioacuten de Suelos

Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado

de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos

y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03

Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS

SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01

Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010

Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM

DescripcioacutenArena limosa pobremente

gradada

Arena limosa bien gradada Arena limosa

Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001

PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22

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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO

De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se

observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de

Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de

laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo

- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja

compacidad

- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute

una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad

- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color

gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena

limosa muy densa de color gris amarillento

Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de

500m

El nivel freaacutetico no se encontroacute

26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO

Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de

sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente

261 Anaacutelisis Quiacutemico

Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra

representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04

Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23

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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO

SondajeNdeg

Profundidad(m)

Sales Solubles Totales

PPM

ClorurosPPM

SulfatosPPM

SPT-01 600-1145 93100 21071 8392

Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la

cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del

concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures

Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa

A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas

asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro

Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )

^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)

DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )

Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL

Prof (m) N DR()(grcm3)

^min(grcm3)

Pd(grcm3)

600-645 43 58 1628 1441 1544

700-745 51 64 1628 1441 1544

800-845 74 83 1708 1454 1607

900-945 88 91 1708 1454 1607

1000-1045 94 93 1726 1467 1656

1100-1145 100 95 1726 1467 1656

Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24

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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las

caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la

Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de

compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp

Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar

seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)

Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD

DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)

Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0

Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0

Muy Compacta 85 - 100 gt 50

ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo

Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan

unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las

arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A

continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y

de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07

Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

FORMA

GRANULOMEacuteTRICA

AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO

SUELTA COMPACTA

Redondeada uniforme GJ O o 37o

Redondeada bien graduada 34deg 40deg

Angulosa uniforme 35deg 43deg

Angulosa bien graduada 39deg 45deg

ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio

213 Condicioacuten Climaacutetica

Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa

y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo

basal de la costa

Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan

en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos

periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC

Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la

humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90

22 GEOLOGIAY SISMICIDAD

221 Geologiacutea

Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas

sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde

occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante

la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con

plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un

ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAtaacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un

eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado

corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo

tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten

se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se

encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las

unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y

alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior

representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del

Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos

A Cretaacuteceo Inferior

Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de

calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de

color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de

lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a

rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo

inferior

B Cuaternario

Pleistoceno

Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por

acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas

conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina

extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes

Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo

de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado

cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten

intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten

tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan

algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables

que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de

Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente

que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno

Reciente

Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las

diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan

variadas formas como mantos dunas y barcanes

2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas

Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso

tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han

modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la

inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre

grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual

Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la

accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de

arenas a traveacutes de corrientes litorales

Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el

borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una

faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor

amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y

arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena

proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE

Lomas y Cerros Testigos

Valles y Quebradas

Estribaciones andinas occidentales

Zonas andinas

Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR

De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente

relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos

Deyectivos

2212 Geodinaacutemica Externa

Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de

geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni

desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona

222 Sismicidad

Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo

Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el

mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos

teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se

diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos

que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones

divide al paiacutes en tres zonas

Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de

Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la

sismicidad es baja

Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten

de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana

de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva

es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos

La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de

ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre

fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la

zona

2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente

De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma

Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los

siguientes valores

(a) Factor de Zona Z = 04 n

(b) Condiciones Geoteacutecnicas

El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un

Suelo Flexible

(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg

(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14

(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)

Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAMMETROS EN VILLA EL SALVADOR

n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta

como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser

excedida en 50 antildeos

23 E T^A S DEL ESTUDIO

Los trabajos se efectuaron en 03 etapas

231 Fase de Campo

Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y

caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo

232 Fase de Laboratorio

Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto

de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas

233 Fase de Gabinete

A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros

geoteacutecnicos del suelo en estudio

2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS

241 Trabajos de Campo

Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado

La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado

estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar

Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y

determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas

D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL SALVADOR

2411 Sondaje

Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN

AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de

golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del

penetroacute metro

El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va

acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a

traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en

las arenas compactas a semi compactas

La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del

Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el

Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de

ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico

Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE

Sondaje Profundidad (m)

SPT-01 1145

Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01

SONDAJE SPT-01

Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845

Primeros 15cm se descarta - 14 17 16

Primeros 15cm de prueba - 18 23 34

Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40

Valor ldquoNrdquo - 43 51 74

Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

SONDAJE SPT-01

Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145

Primeros 15cm se descarta 32 39 20

Primeros 15cm de prueba 38 44 5011

Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509

Valor ldquoN 88 94 100

N (Numero de golpes) (Longitud hincada)

2412 Muestreo Disturbado

Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos

encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la

cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de

clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos

2413 Registro de Sondajes

Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de

los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida

Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21

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242 Ensayos de laboratorio

Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos

gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422

gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216

gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253

gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254

gt 03 Ensayo Corte Directo

gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico

gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219

gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516

gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512

243 Clasificacioacuten de Suelos

Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado

de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos

y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03

Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS

SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01

Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010

Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM

DescripcioacutenArena limosa pobremente

gradada

Arena limosa bien gradada Arena limosa

Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001

PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22

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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO

De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se

observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de

Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de

laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo

- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja

compacidad

- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute

una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad

- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color

gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena

limosa muy densa de color gris amarillento

Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de

500m

El nivel freaacutetico no se encontroacute

26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO

Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de

sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente

261 Anaacutelisis Quiacutemico

Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra

representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04

Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23

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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO

SondajeNdeg

Profundidad(m)

Sales Solubles Totales

PPM

ClorurosPPM

SulfatosPPM

SPT-01 600-1145 93100 21071 8392

Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la

cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del

concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures

Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa

A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas

asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro

Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )

^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)

DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )

Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL

Prof (m) N DR()(grcm3)

^min(grcm3)

Pd(grcm3)

600-645 43 58 1628 1441 1544

700-745 51 64 1628 1441 1544

800-845 74 83 1708 1454 1607

900-945 88 91 1708 1454 1607

1000-1045 94 93 1726 1467 1656

1100-1145 100 95 1726 1467 1656

Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24

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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las

caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la

Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de

compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp

Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar

seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)

Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD

DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)

Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0

Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0

Muy Compacta 85 - 100 gt 50

ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo

Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan

unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las

arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A

continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y

de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07

Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

FORMA

GRANULOMEacuteTRICA

AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO

SUELTA COMPACTA

Redondeada uniforme GJ O o 37o

Redondeada bien graduada 34deg 40deg

Angulosa uniforme 35deg 43deg

Angulosa bien graduada 39deg 45deg

ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

BIBLIOGRAFIacuteA

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Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAtaacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un

eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado

corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo

tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten

se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se

encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las

unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y

alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior

representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del

Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos

A Cretaacuteceo Inferior

Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de

calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de

color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de

lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a

rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo

inferior

B Cuaternario

Pleistoceno

Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por

acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas

conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina

extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes

Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo

de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado

cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten

intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten

tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan

algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables

que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de

Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente

que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno

Reciente

Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las

diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan

variadas formas como mantos dunas y barcanes

2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas

Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso

tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han

modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la

inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre

grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual

Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la

accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de

arenas a traveacutes de corrientes litorales

Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el

borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una

faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor

amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y

arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena

proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE

Lomas y Cerros Testigos

Valles y Quebradas

Estribaciones andinas occidentales

Zonas andinas

Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR

De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente

relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos

Deyectivos

2212 Geodinaacutemica Externa

Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de

geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni

desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona

222 Sismicidad

Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo

Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el

mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos

teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se

diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos

que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones

divide al paiacutes en tres zonas

Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de

Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la

sismicidad es baja

Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten

de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17

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Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana

de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva

es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos

La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de

ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre

fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la

zona

2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente

De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma

Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los

siguientes valores

(a) Factor de Zona Z = 04 n

(b) Condiciones Geoteacutecnicas

El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un

Suelo Flexible

(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg

(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14

(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)

Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18

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n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta

como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser

excedida en 50 antildeos

23 E T^A S DEL ESTUDIO

Los trabajos se efectuaron en 03 etapas

231 Fase de Campo

Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y

caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo

232 Fase de Laboratorio

Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto

de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas

233 Fase de Gabinete

A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros

geoteacutecnicos del suelo en estudio

2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS

241 Trabajos de Campo

Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado

La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado

estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar

Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y

determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas

D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19

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2411 Sondaje

Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN

AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de

golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del

penetroacute metro

El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va

acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a

traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en

las arenas compactas a semi compactas

La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del

Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el

Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de

ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico

Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE

Sondaje Profundidad (m)

SPT-01 1145

Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01

SONDAJE SPT-01

Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845

Primeros 15cm se descarta - 14 17 16

Primeros 15cm de prueba - 18 23 34

Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40

Valor ldquoNrdquo - 43 51 74

Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20

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SONDAJE SPT-01

Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145

Primeros 15cm se descarta 32 39 20

Primeros 15cm de prueba 38 44 5011

Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509

Valor ldquoN 88 94 100

N (Numero de golpes) (Longitud hincada)

2412 Muestreo Disturbado

Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos

encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la

cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de

clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos

2413 Registro de Sondajes

Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de

los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida

Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21

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242 Ensayos de laboratorio

Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos

gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422

gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216

gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253

gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254

gt 03 Ensayo Corte Directo

gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico

gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219

gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516

gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512

243 Clasificacioacuten de Suelos

Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado

de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos

y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03

Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS

SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01

Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010

Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM

DescripcioacutenArena limosa pobremente

gradada

Arena limosa bien gradada Arena limosa

Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001

PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22

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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO

De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se

observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de

Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de

laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo

- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja

compacidad

- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute

una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad

- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color

gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena

limosa muy densa de color gris amarillento

Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de

500m

El nivel freaacutetico no se encontroacute

26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO

Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de

sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente

261 Anaacutelisis Quiacutemico

Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra

representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04

Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23

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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO

SondajeNdeg

Profundidad(m)

Sales Solubles Totales

PPM

ClorurosPPM

SulfatosPPM

SPT-01 600-1145 93100 21071 8392

Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la

cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del

concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures

Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa

A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas

asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro

Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )

^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)

DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )

Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL

Prof (m) N DR()(grcm3)

^min(grcm3)

Pd(grcm3)

600-645 43 58 1628 1441 1544

700-745 51 64 1628 1441 1544

800-845 74 83 1708 1454 1607

900-945 88 91 1708 1454 1607

1000-1045 94 93 1726 1467 1656

1100-1145 100 95 1726 1467 1656

Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las

caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la

Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de

compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp

Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar

seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)

Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD

DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)

Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0

Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0

Muy Compacta 85 - 100 gt 50

ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo

Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan

unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las

arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A

continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y

de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07

Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

FORMA

GRANULOMEacuteTRICA

AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO

SUELTA COMPACTA

Redondeada uniforme GJ O o 37o

Redondeada bien graduada 34deg 40deg

Angulosa uniforme 35deg 43deg

Angulosa bien graduada 39deg 45deg

ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente

que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno

Reciente

Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las

diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan

variadas formas como mantos dunas y barcanes

2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas

Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso

tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han

modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la

inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre

grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual

Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la

accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de

arenas a traveacutes de corrientes litorales

Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el

borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una

faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor

amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y

arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena

proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE

Lomas y Cerros Testigos

Valles y Quebradas

Estribaciones andinas occidentales

Zonas andinas

Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16

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De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente

relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos

Deyectivos

2212 Geodinaacutemica Externa

Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de

geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni

desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona

222 Sismicidad

Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo

Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el

mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos

teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se

diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos

que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones

divide al paiacutes en tres zonas

Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de

Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la

sismicidad es baja

Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten

de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17

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Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana

de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva

es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos

La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de

ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre

fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la

zona

2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente

De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma

Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los

siguientes valores

(a) Factor de Zona Z = 04 n

(b) Condiciones Geoteacutecnicas

El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un

Suelo Flexible

(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg

(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14

(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)

Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18

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n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta

como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser

excedida en 50 antildeos

23 E T^A S DEL ESTUDIO

Los trabajos se efectuaron en 03 etapas

231 Fase de Campo

Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y

caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo

232 Fase de Laboratorio

Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto

de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas

233 Fase de Gabinete

A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros

geoteacutecnicos del suelo en estudio

2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS

241 Trabajos de Campo

Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado

La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado

estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar

Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y

determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas

D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19

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2411 Sondaje

Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN

AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de

golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del

penetroacute metro

El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va

acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a

traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en

las arenas compactas a semi compactas

La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del

Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el

Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de

ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico

Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE

Sondaje Profundidad (m)

SPT-01 1145

Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01

SONDAJE SPT-01

Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845

Primeros 15cm se descarta - 14 17 16

Primeros 15cm de prueba - 18 23 34

Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40

Valor ldquoNrdquo - 43 51 74

Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20

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SONDAJE SPT-01

Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145

Primeros 15cm se descarta 32 39 20

Primeros 15cm de prueba 38 44 5011

Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509

Valor ldquoN 88 94 100

N (Numero de golpes) (Longitud hincada)

2412 Muestreo Disturbado

Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos

encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la

cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de

clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos

2413 Registro de Sondajes

Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de

los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida

Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21

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242 Ensayos de laboratorio

Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos

gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422

gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216

gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253

gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254

gt 03 Ensayo Corte Directo

gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico

gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219

gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516

gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512

243 Clasificacioacuten de Suelos

Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado

de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos

y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03

Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS

SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01

Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010

Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM

DescripcioacutenArena limosa pobremente

gradada

Arena limosa bien gradada Arena limosa

Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001

PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22

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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO

De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se

observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de

Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de

laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo

- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja

compacidad

- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute

una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad

- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color

gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena

limosa muy densa de color gris amarillento

Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de

500m

El nivel freaacutetico no se encontroacute

26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO

Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de

sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente

261 Anaacutelisis Quiacutemico

Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra

representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04

Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23

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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO

SondajeNdeg

Profundidad(m)

Sales Solubles Totales

PPM

ClorurosPPM

SulfatosPPM

SPT-01 600-1145 93100 21071 8392

Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la

cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del

concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures

Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa

A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas

asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro

Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )

^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)

DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )

Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL

Prof (m) N DR()(grcm3)

^min(grcm3)

Pd(grcm3)

600-645 43 58 1628 1441 1544

700-745 51 64 1628 1441 1544

800-845 74 83 1708 1454 1607

900-945 88 91 1708 1454 1607

1000-1045 94 93 1726 1467 1656

1100-1145 100 95 1726 1467 1656

Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las

caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la

Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de

compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp

Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar

seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)

Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD

DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)

Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0

Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0

Muy Compacta 85 - 100 gt 50

ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo

Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan

unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las

arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A

continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y

de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07

Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

FORMA

GRANULOMEacuteTRICA

AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO

SUELTA COMPACTA

Redondeada uniforme GJ O o 37o

Redondeada bien graduada 34deg 40deg

Angulosa uniforme 35deg 43deg

Angulosa bien graduada 39deg 45deg

ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR

De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente

relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos

Deyectivos

2212 Geodinaacutemica Externa

Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de

geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni

desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona

222 Sismicidad

Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo

Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el

mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos

teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se

diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos

que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones

divide al paiacutes en tres zonas

Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de

Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la

sismicidad es baja

Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten

de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces

Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana

de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva

es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos

La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de

ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre

fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la

zona

2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente

De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma

Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los

siguientes valores

(a) Factor de Zona Z = 04 n

(b) Condiciones Geoteacutecnicas

El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un

Suelo Flexible

(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg

(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14

(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)

Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAMMETROS EN VILLA EL SALVADOR

n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta

como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser

excedida en 50 antildeos

23 E T^A S DEL ESTUDIO

Los trabajos se efectuaron en 03 etapas

231 Fase de Campo

Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y

caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo

232 Fase de Laboratorio

Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto

de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas

233 Fase de Gabinete

A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros

geoteacutecnicos del suelo en estudio

2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS

241 Trabajos de Campo

Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado

La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado

estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar

Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y

determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas

D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19

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2411 Sondaje

Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN

AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de

golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del

penetroacute metro

El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va

acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a

traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en

las arenas compactas a semi compactas

La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del

Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el

Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de

ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico

Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE

Sondaje Profundidad (m)

SPT-01 1145

Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01

SONDAJE SPT-01

Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845

Primeros 15cm se descarta - 14 17 16

Primeros 15cm de prueba - 18 23 34

Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40

Valor ldquoNrdquo - 43 51 74

Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20

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SONDAJE SPT-01

Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145

Primeros 15cm se descarta 32 39 20

Primeros 15cm de prueba 38 44 5011

Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509

Valor ldquoN 88 94 100

N (Numero de golpes) (Longitud hincada)

2412 Muestreo Disturbado

Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos

encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la

cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de

clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos

2413 Registro de Sondajes

Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de

los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida

Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21

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242 Ensayos de laboratorio

Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos

gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422

gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216

gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253

gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254

gt 03 Ensayo Corte Directo

gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico

gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219

gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516

gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512

243 Clasificacioacuten de Suelos

Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado

de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos

y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03

Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS

SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01

Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010

Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM

DescripcioacutenArena limosa pobremente

gradada

Arena limosa bien gradada Arena limosa

Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001

PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22

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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO

De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se

observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de

Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de

laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo

- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja

compacidad

- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute

una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad

- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color

gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena

limosa muy densa de color gris amarillento

Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de

500m

El nivel freaacutetico no se encontroacute

26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO

Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de

sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente

261 Anaacutelisis Quiacutemico

Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra

representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04

Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23

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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO

SondajeNdeg

Profundidad(m)

Sales Solubles Totales

PPM

ClorurosPPM

SulfatosPPM

SPT-01 600-1145 93100 21071 8392

Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la

cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del

concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures

Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa

A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas

asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro

Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )

^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)

DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )

Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL

Prof (m) N DR()(grcm3)

^min(grcm3)

Pd(grcm3)

600-645 43 58 1628 1441 1544

700-745 51 64 1628 1441 1544

800-845 74 83 1708 1454 1607

900-945 88 91 1708 1454 1607

1000-1045 94 93 1726 1467 1656

1100-1145 100 95 1726 1467 1656

Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24

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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las

caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la

Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de

compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp

Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar

seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)

Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD

DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)

Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0

Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0

Muy Compacta 85 - 100 gt 50

ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo

Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan

unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las

arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A

continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y

de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07

Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

FORMA

GRANULOMEacuteTRICA

AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO

SUELTA COMPACTA

Redondeada uniforme GJ O o 37o

Redondeada bien graduada 34deg 40deg

Angulosa uniforme 35deg 43deg

Angulosa bien graduada 39deg 45deg

ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

BIBLIOGRAFIacuteA

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Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana

de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva

es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos

La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de

ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre

fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la

zona

2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente

De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma

Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los

siguientes valores

(a) Factor de Zona Z = 04 n

(b) Condiciones Geoteacutecnicas

El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un

Suelo Flexible

(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg

(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14

(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)

Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAMMETROS EN VILLA EL SALVADOR

n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta

como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser

excedida en 50 antildeos

23 E T^A S DEL ESTUDIO

Los trabajos se efectuaron en 03 etapas

231 Fase de Campo

Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y

caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo

232 Fase de Laboratorio

Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto

de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas

233 Fase de Gabinete

A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros

geoteacutecnicos del suelo en estudio

2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS

241 Trabajos de Campo

Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado

La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado

estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar

Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y

determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas

D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL SALVADOR

2411 Sondaje

Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN

AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de

golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del

penetroacute metro

El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va

acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a

traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en

las arenas compactas a semi compactas

La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del

Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el

Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de

ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico

Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE

Sondaje Profundidad (m)

SPT-01 1145

Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01

SONDAJE SPT-01

Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845

Primeros 15cm se descarta - 14 17 16

Primeros 15cm de prueba - 18 23 34

Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40

Valor ldquoNrdquo - 43 51 74

Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20

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SONDAJE SPT-01

Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145

Primeros 15cm se descarta 32 39 20

Primeros 15cm de prueba 38 44 5011

Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509

Valor ldquoN 88 94 100

N (Numero de golpes) (Longitud hincada)

2412 Muestreo Disturbado

Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos

encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la

cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de

clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos

2413 Registro de Sondajes

Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de

los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida

Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21

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242 Ensayos de laboratorio

Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos

gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422

gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216

gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253

gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254

gt 03 Ensayo Corte Directo

gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico

gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219

gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516

gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512

243 Clasificacioacuten de Suelos

Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado

de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos

y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03

Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS

SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01

Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010

Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM

DescripcioacutenArena limosa pobremente

gradada

Arena limosa bien gradada Arena limosa

Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001

PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22

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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO

De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se

observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de

Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de

laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo

- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja

compacidad

- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute

una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad

- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color

gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena

limosa muy densa de color gris amarillento

Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de

500m

El nivel freaacutetico no se encontroacute

26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO

Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de

sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente

261 Anaacutelisis Quiacutemico

Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra

representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04

Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23

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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO

SondajeNdeg

Profundidad(m)

Sales Solubles Totales

PPM

ClorurosPPM

SulfatosPPM

SPT-01 600-1145 93100 21071 8392

Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la

cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del

concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures

Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa

A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas

asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro

Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )

^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)

DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )

Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL

Prof (m) N DR()(grcm3)

^min(grcm3)

Pd(grcm3)

600-645 43 58 1628 1441 1544

700-745 51 64 1628 1441 1544

800-845 74 83 1708 1454 1607

900-945 88 91 1708 1454 1607

1000-1045 94 93 1726 1467 1656

1100-1145 100 95 1726 1467 1656

Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24

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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las

caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la

Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de

compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp

Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar

seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)

Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD

DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)

Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0

Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0

Muy Compacta 85 - 100 gt 50

ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo

Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan

unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las

arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A

continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y

de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07

Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

FORMA

GRANULOMEacuteTRICA

AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO

SUELTA COMPACTA

Redondeada uniforme GJ O o 37o

Redondeada bien graduada 34deg 40deg

Angulosa uniforme 35deg 43deg

Angulosa bien graduada 39deg 45deg

ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

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BIBLIOGRAFIacuteA

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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta

como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser

excedida en 50 antildeos

23 E T^A S DEL ESTUDIO

Los trabajos se efectuaron en 03 etapas

231 Fase de Campo

Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y

caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo

232 Fase de Laboratorio

Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto

de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas

233 Fase de Gabinete

A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros

geoteacutecnicos del suelo en estudio

2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS

241 Trabajos de Campo

Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado

La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado

estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar

Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y

determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas

D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19

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2411 Sondaje

Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN

AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de

golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del

penetroacute metro

El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va

acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a

traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en

las arenas compactas a semi compactas

La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del

Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el

Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de

ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico

Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE

Sondaje Profundidad (m)

SPT-01 1145

Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01

SONDAJE SPT-01

Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845

Primeros 15cm se descarta - 14 17 16

Primeros 15cm de prueba - 18 23 34

Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40

Valor ldquoNrdquo - 43 51 74

Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20

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SONDAJE SPT-01

Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145

Primeros 15cm se descarta 32 39 20

Primeros 15cm de prueba 38 44 5011

Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509

Valor ldquoN 88 94 100

N (Numero de golpes) (Longitud hincada)

2412 Muestreo Disturbado

Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos

encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la

cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de

clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos

2413 Registro de Sondajes

Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de

los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida

Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21

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242 Ensayos de laboratorio

Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos

gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422

gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216

gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253

gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254

gt 03 Ensayo Corte Directo

gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico

gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219

gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516

gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512

243 Clasificacioacuten de Suelos

Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado

de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos

y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03

Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS

SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01

Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010

Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM

DescripcioacutenArena limosa pobremente

gradada

Arena limosa bien gradada Arena limosa

Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001

PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22

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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO

De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se

observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de

Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de

laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo

- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja

compacidad

- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute

una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad

- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color

gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena

limosa muy densa de color gris amarillento

Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de

500m

El nivel freaacutetico no se encontroacute

26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO

Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de

sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente

261 Anaacutelisis Quiacutemico

Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra

representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04

Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23

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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO

SondajeNdeg

Profundidad(m)

Sales Solubles Totales

PPM

ClorurosPPM

SulfatosPPM

SPT-01 600-1145 93100 21071 8392

Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la

cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del

concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures

Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa

A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas

asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro

Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )

^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)

DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )

Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL

Prof (m) N DR()(grcm3)

^min(grcm3)

Pd(grcm3)

600-645 43 58 1628 1441 1544

700-745 51 64 1628 1441 1544

800-845 74 83 1708 1454 1607

900-945 88 91 1708 1454 1607

1000-1045 94 93 1726 1467 1656

1100-1145 100 95 1726 1467 1656

Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24

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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las

caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la

Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de

compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp

Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar

seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)

Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD

DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)

Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0

Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0

Muy Compacta 85 - 100 gt 50

ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo

Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan

unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las

arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A

continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y

de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07

Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

FORMA

GRANULOMEacuteTRICA

AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO

SUELTA COMPACTA

Redondeada uniforme GJ O o 37o

Redondeada bien graduada 34deg 40deg

Angulosa uniforme 35deg 43deg

Angulosa bien graduada 39deg 45deg

ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25

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Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL SALVADOR

2411 Sondaje

Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN

AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de

golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del

penetroacute metro

El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va

acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a

traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en

las arenas compactas a semi compactas

La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del

Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el

Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de

ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico

Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE

Sondaje Profundidad (m)

SPT-01 1145

Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01

SONDAJE SPT-01

Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845

Primeros 15cm se descarta - 14 17 16

Primeros 15cm de prueba - 18 23 34

Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40

Valor ldquoNrdquo - 43 51 74

Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20

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SONDAJE SPT-01

Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145

Primeros 15cm se descarta 32 39 20

Primeros 15cm de prueba 38 44 5011

Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509

Valor ldquoN 88 94 100

N (Numero de golpes) (Longitud hincada)

2412 Muestreo Disturbado

Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos

encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la

cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de

clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos

2413 Registro de Sondajes

Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de

los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida

Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21

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242 Ensayos de laboratorio

Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos

gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422

gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216

gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253

gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254

gt 03 Ensayo Corte Directo

gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico

gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219

gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516

gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512

243 Clasificacioacuten de Suelos

Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado

de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos

y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03

Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS

SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01

Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010

Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM

DescripcioacutenArena limosa pobremente

gradada

Arena limosa bien gradada Arena limosa

Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001

PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22

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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO

De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se

observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de

Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de

laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo

- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja

compacidad

- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute

una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad

- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color

gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena

limosa muy densa de color gris amarillento

Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de

500m

El nivel freaacutetico no se encontroacute

26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO

Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de

sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente

261 Anaacutelisis Quiacutemico

Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra

representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04

Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23

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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO

SondajeNdeg

Profundidad(m)

Sales Solubles Totales

PPM

ClorurosPPM

SulfatosPPM

SPT-01 600-1145 93100 21071 8392

Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la

cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del

concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures

Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa

A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas

asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro

Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )

^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)

DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )

Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL

Prof (m) N DR()(grcm3)

^min(grcm3)

Pd(grcm3)

600-645 43 58 1628 1441 1544

700-745 51 64 1628 1441 1544

800-845 74 83 1708 1454 1607

900-945 88 91 1708 1454 1607

1000-1045 94 93 1726 1467 1656

1100-1145 100 95 1726 1467 1656

Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24

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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las

caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la

Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de

compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp

Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar

seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)

Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD

DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)

Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0

Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0

Muy Compacta 85 - 100 gt 50

ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo

Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan

unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las

arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A

continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y

de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07

Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

FORMA

GRANULOMEacuteTRICA

AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO

SUELTA COMPACTA

Redondeada uniforme GJ O o 37o

Redondeada bien graduada 34deg 40deg

Angulosa uniforme 35deg 43deg

Angulosa bien graduada 39deg 45deg

ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25

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Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

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Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad

Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004

US Department of Transportations FHWA ldquoGround Anchors and Anchored

Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

SONDAJE SPT-01

Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145

Primeros 15cm se descarta 32 39 20

Primeros 15cm de prueba 38 44 5011

Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509

Valor ldquoN 88 94 100

N (Numero de golpes) (Longitud hincada)

2412 Muestreo Disturbado

Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos

encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la

cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de

clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos

2413 Registro de Sondajes

Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de

los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc

Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida

Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21

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242 Ensayos de laboratorio

Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos

gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422

gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216

gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253

gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254

gt 03 Ensayo Corte Directo

gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico

gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219

gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516

gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512

243 Clasificacioacuten de Suelos

Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado

de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos

y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03

Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS

SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01

Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010

Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM

DescripcioacutenArena limosa pobremente

gradada

Arena limosa bien gradada Arena limosa

Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001

PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22

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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO

De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se

observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de

Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de

laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo

- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja

compacidad

- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute

una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad

- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color

gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena

limosa muy densa de color gris amarillento

Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de

500m

El nivel freaacutetico no se encontroacute

26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO

Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de

sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente

261 Anaacutelisis Quiacutemico

Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra

representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04

Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23

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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO

SondajeNdeg

Profundidad(m)

Sales Solubles Totales

PPM

ClorurosPPM

SulfatosPPM

SPT-01 600-1145 93100 21071 8392

Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la

cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del

concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures

Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa

A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas

asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro

Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )

^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)

DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )

Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL

Prof (m) N DR()(grcm3)

^min(grcm3)

Pd(grcm3)

600-645 43 58 1628 1441 1544

700-745 51 64 1628 1441 1544

800-845 74 83 1708 1454 1607

900-945 88 91 1708 1454 1607

1000-1045 94 93 1726 1467 1656

1100-1145 100 95 1726 1467 1656

Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24

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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las

caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la

Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de

compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp

Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar

seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)

Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD

DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)

Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0

Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0

Muy Compacta 85 - 100 gt 50

ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo

Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan

unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las

arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A

continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y

de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07

Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

FORMA

GRANULOMEacuteTRICA

AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO

SUELTA COMPACTA

Redondeada uniforme GJ O o 37o

Redondeada bien graduada 34deg 40deg

Angulosa uniforme 35deg 43deg

Angulosa bien graduada 39deg 45deg

ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

BIBLIOGRAFIacuteA

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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

242 Ensayos de laboratorio

Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos

gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422

gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216

gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253

gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254

gt 03 Ensayo Corte Directo

gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico

gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219

gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516

gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512

243 Clasificacioacuten de Suelos

Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado

de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos

y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03

Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS

SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01

Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010

Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM

DescripcioacutenArena limosa pobremente

gradada

Arena limosa bien gradada Arena limosa

Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001

PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

25 PERFIL ESTRATIGRAFICO

De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se

observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de

Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de

laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo

- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja

compacidad

- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute

una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad

- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color

gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena

limosa muy densa de color gris amarillento

Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de

500m

El nivel freaacutetico no se encontroacute

26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO

Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de

sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente

261 Anaacutelisis Quiacutemico

Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra

representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04

Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO

SondajeNdeg

Profundidad(m)

Sales Solubles Totales

PPM

ClorurosPPM

SulfatosPPM

SPT-01 600-1145 93100 21071 8392

Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la

cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del

concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures

Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa

A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas

asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro

Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )

^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)

DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )

Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL

Prof (m) N DR()(grcm3)

^min(grcm3)

Pd(grcm3)

600-645 43 58 1628 1441 1544

700-745 51 64 1628 1441 1544

800-845 74 83 1708 1454 1607

900-945 88 91 1708 1454 1607

1000-1045 94 93 1726 1467 1656

1100-1145 100 95 1726 1467 1656

Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las

caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la

Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de

compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp

Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar

seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)

Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD

DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)

Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0

Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0

Muy Compacta 85 - 100 gt 50

ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo

Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan

unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las

arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A

continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y

de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07

Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

FORMA

GRANULOMEacuteTRICA

AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO

SUELTA COMPACTA

Redondeada uniforme GJ O o 37o

Redondeada bien graduada 34deg 40deg

Angulosa uniforme 35deg 43deg

Angulosa bien graduada 39deg 45deg

ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

25 PERFIL ESTRATIGRAFICO

De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se

observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de

Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de

laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo

- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja

compacidad

- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute

una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad

- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color

gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena

limosa muy densa de color gris amarillento

Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de

500m

El nivel freaacutetico no se encontroacute

26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO

Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de

sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente

261 Anaacutelisis Quiacutemico

Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra

representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04

Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO

SondajeNdeg

Profundidad(m)

Sales Solubles Totales

PPM

ClorurosPPM

SulfatosPPM

SPT-01 600-1145 93100 21071 8392

Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la

cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del

concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures

Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa

A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas

asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro

Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )

^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)

DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )

Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL

Prof (m) N DR()(grcm3)

^min(grcm3)

Pd(grcm3)

600-645 43 58 1628 1441 1544

700-745 51 64 1628 1441 1544

800-845 74 83 1708 1454 1607

900-945 88 91 1708 1454 1607

1000-1045 94 93 1726 1467 1656

1100-1145 100 95 1726 1467 1656

Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las

caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la

Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de

compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp

Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar

seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)

Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD

DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)

Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0

Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0

Muy Compacta 85 - 100 gt 50

ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo

Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan

unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las

arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A

continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y

de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07

Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

FORMA

GRANULOMEacuteTRICA

AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO

SUELTA COMPACTA

Redondeada uniforme GJ O o 37o

Redondeada bien graduada 34deg 40deg

Angulosa uniforme 35deg 43deg

Angulosa bien graduada 39deg 45deg

ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

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Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II

Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013

Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad

Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004

US Department of Transportations FHWA ldquoGround Anchors and Anchored

Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO

SondajeNdeg

Profundidad(m)

Sales Solubles Totales

PPM

ClorurosPPM

SulfatosPPM

SPT-01 600-1145 93100 21071 8392

Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la

cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del

concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures

Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten

262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa

A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas

asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro

Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )

^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)

DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )

Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL

Prof (m) N DR()(grcm3)

^min(grcm3)

Pd(grcm3)

600-645 43 58 1628 1441 1544

700-745 51 64 1628 1441 1544

800-845 74 83 1708 1454 1607

900-945 88 91 1708 1454 1607

1000-1045 94 93 1726 1467 1656

1100-1145 100 95 1726 1467 1656

Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las

caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la

Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de

compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp

Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar

seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)

Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD

DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)

Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0

Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0

Muy Compacta 85 - 100 gt 50

ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo

Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan

unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las

arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A

continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y

de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07

Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

FORMA

GRANULOMEacuteTRICA

AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO

SUELTA COMPACTA

Redondeada uniforme GJ O o 37o

Redondeada bien graduada 34deg 40deg

Angulosa uniforme 35deg 43deg

Angulosa bien graduada 39deg 45deg

ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

BIBLIOGRAFIacuteA

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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las

caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la

Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de

compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp

Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar

seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)

Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD

DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)

Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0

Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0

Muy Compacta 85 - 100 gt 50

ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo

Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan

unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las

arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A

continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y

de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07

Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

FORMA

GRANULOMEacuteTRICA

AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO

SUELTA COMPACTA

Redondeada uniforme GJ O o 37o

Redondeada bien graduada 34deg 40deg

Angulosa uniforme 35deg 43deg

Angulosa bien graduada 39deg 45deg

ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

BIBLIOGRAFIacuteA

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Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR

Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck

Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de

friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se

muestra en la Cuadro N0 08

Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE

FRICCIOacuteN INTERNA

PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION

N (Golpespie) (Grados)

0 - 4 2 8 - 2 9

4 - 1 0 2 9 - 3 0

1 0 - 30 3 0 - 3 6

3 0 - 50 36-41

gt 50 41 -45

ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo

De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de

acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la

seguridad

Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre

muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y

Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica

de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

UNI^RSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

BIBLIOGRAFIacuteA

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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES

31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS

El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo

presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo

- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)

- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada

compacta

- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta

De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad

natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la

ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se

tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0

09)

Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la

profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten

del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)

Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL

SALVADOR

Material Profundidad(m)

Nomenclaturasues Ytalt

(KNm3)Cohesioacuten

KPaAngulo de

Friccioacuten ($)

ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287

ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299

ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281

Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro

pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

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Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a

disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo

32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS

ANCLADAS EN SUELOS

321 Introduccioacuten

El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el

mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo

a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este

mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva

del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el

factor de seguridad contra la rotura

En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas

horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo

deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones

normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los

valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten

aumentan significativamente con la profundidad de este

La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten

inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la

primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la

excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la

estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre

causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su

vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente

liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la

excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada

por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno

de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores

de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas

Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28

UNI^RSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

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UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

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Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan

en la excavacioacuten que se lleva a cabo

tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)

Superficie de terreno

Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)

322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

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Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas

comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de

exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la

secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras

Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el

bulbo o las estructuras superficiales

Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06

Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)

a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de

la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10

b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten

Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de

excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten

la Figura 07)

d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de

que el pretensado de los anclajes

e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son

individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de

la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos

los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron

f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo

estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas

Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada

Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)

323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos

La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se

determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido

con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra

ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la

influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc

^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31

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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

BIBLIOGRAFIacuteA

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Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de

carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe

exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo

sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten

incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente

3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629

La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de

carga anclada usando las siguientes expresiones

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M

Doacutende

Capacidad de carga limite o ultima

G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje

U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje

K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10

Lb Longitud del bulbo del anclaje

o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su

a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos

a 0 = 035 para Su s 100 kPa

lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea

CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

BIBLIOGRAFIacuteA

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Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629

Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-

5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del

tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y

en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten

garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad

de carga para el anclaje

3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)

Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la

capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados

de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de

perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m

La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos

granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten

D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

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Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES

laquoen

9laquo

O

mdash g pedregulho arenoso

areia meacutedia a grossa com pedregulho

Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)

Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente

plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con

la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo

por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la

Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de

la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento

preparado = 04

ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

400

300

19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12

2001

Perfura^aacuteo

15(4M|

1510)

com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm

-420 Kg de cimento consumido nareinjepao

1000 2000 3000 4000

Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)

Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos

(Ostermayer 1974)

Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)

Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix

(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales

consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y

volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de

anclaje Tmax se puede determinar por

Tmm Capacidad de carga limite o ultima

De Diaacutemetro medio para el tramo anclado

Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado

P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten

Lb Longitud del tramo anclado

qs Resistencia al cizallamiento o cortante

Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS

Tipo de Suelo Coeficiente 0

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13-14

Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14

Arena con Grava 1 5-1 6 12-13

Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2

Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2

Arena Limosa 14- 15 11 -1 2

Limo 14-1 6 11 -12

Arcilla

OcitCO 12

Marga 18-21 11 -12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

BIBLIOGRAFIacuteA

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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para

varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin

reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el

volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de

esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes

reinyectadas

Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para

anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la

Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los

resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele

(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la

cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes

de la prueba SPT

0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0

Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1

0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN

Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I

grava (Bustamante y Doix 1985)

lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

BIBLIOGRAFIacuteA

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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

Page 40: UNIVERSIDAD NACIONAL DE ... - cybertesis.uni.edu.pecybertesis.uni.edu.pe/bitstream/uni/4203/1/paredes_oj.pdf · ARENOSOS Y PARÁMETROS EN VILLA EL SALVADOR 11 ... 2.2.2.1 Parámetros

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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES

Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los

efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes

pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura

11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos

arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la

sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros

factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten

empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)

-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60

N

Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas

limos (Bustamante y Doix 1985)

3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)

Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes

(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)

La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por

bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES

= c + +(TI

r M Capacidad de carga limite o ultima

D Diaacutemetro medio del bulboe

nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten

nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme

Lb Longitud del tramo anclado

r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo

Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa

Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una

inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada

c Cohesioacuten

Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo

h Profundidad al centro del bulbo

nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m

0 Angulo de friccioacuten

a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten

Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

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Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE

UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta

ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador

411 Secuencia de los trabajos

4111 Anclajes de cable

Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por

varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con

cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes

al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la

superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los

movimientos del talud

Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja

relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del

ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son

Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)

Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)

Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)

Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten

Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)

Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40

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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

BIBLIOGRAFIacuteA

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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)

Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)

- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)

Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo

indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)

- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr

- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)

- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)

lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales

a) Armado de Anclajes

La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC

clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten

(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los

cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del

anclaje

Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del

cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue

sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando

como un forro

lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 13 Armado de anclaje de cable

b) Perforacioacuten

El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con

la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible

Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en

la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten

Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia

El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de

revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje

Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable

Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42

Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW

para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento

Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo

c) Inyeccioacuten

Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I

La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten

aguacemento entre 045 y 055 en peso

En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una

resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas

Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43

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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable

d) Tensado

Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del

anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso

El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga

de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar

los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo

4112 Equipos y Materiales

Relacioacuten de equipos y materiales utilizados

Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44

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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

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Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS

ITEM DESCRIPCION CANTIDAD

1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100

2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100

3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100

4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100

5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100

6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100

7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100

8 E Q U IP O DE SPT 100

42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS

De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene

lo siguiente

Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO

DATOS

Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes

Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad

Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA

Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m

Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m

Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM

Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m

Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2

Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)

Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45

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gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

BIBLIOGRAFIacuteA

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estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011

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Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II

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Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

gt Norma Brasilera NBR 5629

gt Bustamante y Doix 1985

gt Meacutetodo Costa Nunes 1985

421 Norma Brasilera NBR 5629

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes

ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se

obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10

Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629

Suelo Compacidad

Suelta Compacta Muy Compacta

Limo 010 040 100

Arena Fina 020 060 150

Arena Media 050 120 200

Gruesa y Pedr^ones 100 200 300

2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9

_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f

T (max) =

az =

Capacidad de carga limite o ultima TN

Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2

O

CIl

II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m

Longitud del bulbo del anclaje m

coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M

Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629

y e

(K N m 2 )

z

iexclm )

D

(m )

a z

(K N m 2 )

U

( m )

Lb

(m )

K f T ( m a x )

lt trade l

14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _

14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___

14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01

Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

BIBLIOGRAFIacuteA

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estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011

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Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II

Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013

Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad

Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004

US Department of Transportations FHWA ldquoGround Anchors and Anchored

Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada

40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el

coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para

nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg

11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa

Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos

Tipo de Suelo Coeficiente P

Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten

Grava 180 13 -14

Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14

Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13

Arena Gruesa 14- 15 11 - 12

Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12

Arena Fina 14 -1 5 11 -12

Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2

Limo 14- 16 1 1-1 2

Arcilla 1 8 -2 0 12

Marga 18- 21 11 - 12

Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11

3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985

T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN

De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m

Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m

P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa

ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws

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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

BIBLIOGRAFIacuteA

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estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011

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Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New

Jersey EEUU

Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II

Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013

Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad

Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004

US Department of Transportations FHWA ldquoGround Anchors and Anchored

Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

Page 50: UNIVERSIDAD NACIONAL DE ... - cybertesis.uni.edu.pecybertesis.uni.edu.pe/bitstream/uni/4203/1/paredes_oj.pdf · ARENOSOS Y PARÁMETROS EN VILLA EL SALVADOR 11 ... 2.2.2.1 Parámetros

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985

p Dp

(m)De(m)

Lb(m)

qs

(Mpa)

T (max)

(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710

423 Meacutetodo Costa Nunes 1985

Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la

longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo

anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme

ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos

dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante

seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la

expresioacuten

T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES

r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS

C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m

nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten

or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2

Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes

Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS

C ye h nh 0 OT T

(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)

00 148 70 10 287 4000 2756

00 148 65 10 287 4000 2715

00 148 60 10 287 4000 2675

techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8

Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

BIBLIOGRAFIacuteA

Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para

estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011

James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and

Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New

Jersey EEUU

Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II

Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013

Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad

Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004

US Department of Transportations FHWA ldquoGround Anchors and Anchored

Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros

mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no

supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es

un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m

1- METODO DE COSTA NUNES

T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN

D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m

nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n

^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m

nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e

x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2

Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985

ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)

10 40 10 011 403

10 50 10 011 497

10 60 10 011 587

Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18

Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS

ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES

BULBO T (Max) T (Max) T (Max)

(m) (TN) (TN) (TN)

40 27-23I M t 4759 4030

50 3161 4759 4970

60 3501 5710 5870

D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

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CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

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Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

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BIBLIOGRAFIacuteA

Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para

estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011

James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and

Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New

Jersey EEUU

Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II

Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013

Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad

Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004

US Department of Transportations FHWA ldquoGround Anchors and Anchored

Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO

La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las

propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y

la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)

El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten

(Littlejohn y Bruce 1975)

Ecuacioacuten (10)

Doacutende

T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo

D h = Diaacutemetro del hueco

r a = Esfuerzo de cortante permitido

Lb = Longitud cementada del bulbo

Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

BIBLIOGRAFIacuteA

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estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011

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Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New

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Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II

Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013

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Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004

US Department of Transportations FHWA ldquoGround Anchors and Anchored

Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro

pequentildeo (Sabatini y otros 1999)

Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo

Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico

l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten

El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad

Longitud del bulto

La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m

Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa

1 ----mdash r

Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros

Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro

i

La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten

La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse

En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse

entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno

de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente

deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm

Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51

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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

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CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

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Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

BIBLIOGRAFIacuteA

Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para

estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011

James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and

Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New

Jersey EEUU

Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II

Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013

Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad

Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004

US Department of Transportations FHWA ldquoGround Anchors and Anchored

Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad da Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo

interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI

de anclaje y el material en la

1996)

R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el

T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para

G ravedad Inyecciones a P resioacuten

Kpa Kpa

G ranito y basa lto 1700 a 3100

C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0

C aliza blanda 1000 a 1ltW0

P izarras y lutitas duras 800 a 1400

Lutrias blandas 200 a 800

Aren iscas 800 a 1700

Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800

C reta 200 a 1100

^ r g a m eteorizada 150 a 250

C oncre to 1400 a 2 8 0 0

Arcilla lim osa blanda30 a 70

Arcilla lim osa30 a 70

Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta

30 a 70 30 a 100

Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta

70 a 170

Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia

270 a 370

Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta

80 a 370

Arena de grano grueso con grava densidad media

100 a 600

Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa

70 a 140 250 a 900

Arenas lim osas170 a 400

D etritos g lac ia les densos300 a 500

Grava arenosa densidad m edia200 a 1300

Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300

Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

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CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

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62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

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BIBLIOGRAFIacuteA

Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para

estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011

James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and

Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New

Jersey EEUU

Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II

Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013

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Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004

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Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy

tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)

Tipo de Suelo

DensidadRelativa

(SPT)

Transferencia Estirada en

kNmmdashf---------------------- 1

Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290

Suelta 100^ en a l^dia densa 145

Densa 190

Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130

I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad

Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30

Densa SPT = mas de 30

431 Calculo de la adherencia

La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo

por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la

experiencia local

La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se

indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20

La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos

Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

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T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

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CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

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Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

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CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

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62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

BIBLIOGRAFIacuteA

Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para

estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011

James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and

Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New

Jersey EEUU

Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II

Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013

Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad

Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004

US Department of Transportations FHWA ldquoGround Anchors and Anchored

Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR

Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia

entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes

con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario

modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas

Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los

anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y

actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente

cuando se requiere aumentar su longitud

44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL

SUELO EN VILLA EL SALVADOR

441 Tensado de anclajes

Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se

detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado

Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR

Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)

A-I 40 3646

A-ll 50 4215

A-lll () 60 4404

() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque

Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la

interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)

Seguacuten la ecuacioacuten se tiene

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54

NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil

CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS

CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS

Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

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Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para

estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011

James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and

Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New

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Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013

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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR

T

nDhLb

Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR

ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)

A-I 3646 01143 40 24902

A-ll 4215 01143 50 23030

A-lll () 4404 01143 60 20053

lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55

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CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

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Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

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CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

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62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

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BIBLIOGRAFIacuteA

Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para

estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011

James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and

Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New

Jersey EEUU

Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II

Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013

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Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004

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CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido

La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se

verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al

liacutemite de fluencia

De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga

ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de

fluencia

El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y

el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son

calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)

52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido

De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede

comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas

limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400

KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro

tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23

Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23

y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se

tiene el Figura Ndeg 16

En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran

dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el

suelo arenoso

Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56

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Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

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CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

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62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

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BIBLIOGRAFIacuteA

Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para

estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011

James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and

Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New

Jersey EEUU

Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II

Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013

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Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004

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Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima

Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en

comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro

N0 24 -

Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO

ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de

Anclaje (m)() Aumento

A-I 01143 0141 2336

A-ll 01143 0147 2860

A-lll () 01143 0151 3211

lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57

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CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s

62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA

BIBLIOGRAFIacuteA

Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para

estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011

James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and

Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New

Jersey EEUU

Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II

Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013

Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad

Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004

US Department of Transportations FHWA ldquoGround Anchors and Anchored

Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

Page 60: UNIVERSIDAD NACIONAL DE ... - cybertesis.uni.edu.pecybertesis.uni.edu.pe/bitstream/uni/4203/1/paredes_oj.pdf · ARENOSOS Y PARÁMETROS EN VILLA EL SALVADOR 11 ... 2.2.2.1 Parámetros

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

61 CONCLUSIONES

1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de

valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se

realizoacute la prueba (Villa el Salvador)

2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de

resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso

para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar

en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de

suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador

3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada

4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)

debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo

previamente calibrado

5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo

tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de

Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros

meacutetodos estimativos

6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga

requerida

7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten

8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ

Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58

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62 RECOMENDACIONES

1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

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BIBLIOGRAFIacuteA

Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para

estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011

James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and

Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New

Jersey EEUU

Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II

Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013

Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad

Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004

US Department of Transportations FHWA ldquoGround Anchors and Anchored

Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de

verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del

comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio

2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con

precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las

longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea

evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de

perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria

de los anclajes

3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en

cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser

mayores

4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable

controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten

los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos

lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59

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BIBLIOGRAFIacuteA

Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para

estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011

James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and

Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New

Jersey EEUU

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Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013

Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad

Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004

US Department of Transportations FHWA ldquoGround Anchors and Anchored

Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60

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Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para

estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011

James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and

Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New

Jersey EEUU

Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II

Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013

Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad

Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004

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Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999

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