CRITERIOS DE DISEO GEOTCNICO Y CONSTRUCCIN DE ANCLAJES EN SUELOS Y ROCAS

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• CRITERIOS DE DISEÑO GEOTÉCNICO Y CONSTRUCCIÓN DE
  ANCLAJES EN SUELOS Y ROCAS

Abril de 2006
Roberto M. Flores
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DESCRIPCIÓN GENERAL

• Los anclajes al terreno (macizo de suelos o
  rocas) son elementos estructurales que toman
  cargas de tracción.
• Inyectados
• Con morteros lechadas o resina. Transmiten la
  carga en forma continua a lo largo del contacto
  con la roca.
• Puntuales (mecánicos)
• Elementos de fijación que transmiten la carga en
  sectores concentrados.
• Pasivos
• Actúan ante una deformación del macizo
• Activos
• Tienen la posibilidad de ser pretensados en
  general corresponden a los denominados Puntuales.

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DESCRIPCIÓN GENERAL

• Bulones de Roca
• Elementos de no más de unos 6 m de longitud en
  general puntuales y con posterior inyección.
  Máxima carga del orden de P 20 t.
• Anclajes de Gran Capacidad
• Anclajes para rocas o suelos de gran capacidad
  involucran desarrollo tecnológico y están
  cubiertos por patentes. Cargas del orden de P
  100 a 200 t.

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REFUERZO DE MACIZOS ROCOSOS

• Existen numerosas variaciones al concepto de
  refuerzo de rocas. Cada variación se deriva de la
  teoría particular que se use para el cálculo.
• El concepto central de cualquier forma de
  análisis es el fortalecimiento de la masa de
  roca. El refuerzo es usado para aumentar la
  capacidad de la roca de autosoportarse.
• La masa de roca es totalmente resistente si se
  previene la baja resistencia a lo largo de los
  planos de discontinuidad.
• En la mayor parte de las aplicaciones de la
  Ingeniería Civil el material roca intacta entre
  discontinuidades es de alta rigidez relativa. Por
  esta razón las deformaciones son generalmente
  controladas por las discontinuidades. Estas
  discontinuidades pueden ser diaclasas planos de
  estratificación superficies de exfoliación
  zonas de corte fallas discordancias etc.
• De la deformación progresiva y relajación de
  tensiones que genera puede resultar el colapso en
  la parte de la estructura del macizo rocoso donde
  la resistencia al corte a lo largo de los planos
  de discontinuidad es pequeña respecto a las
  tensiones in situ en el macizo.

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REFUERZO DE MACIZOS ROCOSOS

• En una excavación en roca superficial y
  subterránea - los factores que influyen en la
  resistencia del macizo rocoso son
• La resistencia deformabilidad orientación y
  frecuencia de las discontinuidades.
• El tamaño forma y orientación de la excavación
  con respecto a las discontinuidades.
• El método de excavación
• El nivel de tensiones in situ en el macizo
  rocoso.
• La resistencia de la roca intacta.
• El refuerzo con anclajes limita la deformación y
  dilatancia que puede conducir al colapso. Provee
  la resistencia a tracción corte y/o friccional a
  través de las discontinuidades en forma similar
  a lo que hacen las armaduras en el hormigón.
• La primera razón del éxito del uso de anclajes
  es la posibilidad de su rápida instalación con
  posterioridad a la excavación. Deben ser
  colocados tan pronto como sea posible.
• La resistencia al corte en las discontinuidades
  es siempre menor después de un desplazamiento en
  el plano de la misma o una separación entre los
  bordes.

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CRITERIOS DE DISEÑO

• Los parámetros que influyen en el diseño de los
  anclajes son separación sección fuerza de
  pretensado y longitud.
• El uso de anclajes se ha generalizado en todo
  tipo de obras en roca taludes túneles y
  cavernas portales refuerzos de fundaciones
  masas estabilizantes de roca etc. La utilización
  de anclajes para aumentar la seguridad de las
  estructuras fijándolas a los macizos rocosos es
  también de uso muy común.
• En todos los casos en especial para estructuras
  permanentes es fundamental proveer al diseño de
  un adecuado recubrimiento de todos los elementos
  ante la corrosión.
• La naturaleza discontinua de los macizos rocosos
  permite muchos modos de deformación. También debe
  tenerse presente que el material interesado por
  las excavaciones siempre se encuentra bajo carga
  en equilibrio en forma previa a diferencia de lo
  que ocurre en el resto de las estructuras que van
  tomando carga conforme se construyen y después
  con la entrada en servicio.

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CRITERIOS DE DISEÑO

• Además de los parámetros habituales
  (deformaciones procesos de puesta en carga
  resistencia y deformabilidad del anclaje y la
  roca) para el cálculo en el caso de refuerzos con
  anclajes debe ser considerado el proceso
  constructivo.
• Al ser básicamente un problema de interacción
  el diseño debe ser considerado en conjunto con el
  de toda la estructura resistente.
• No importa de cuánta investigación geotécnica se
  disponga siempre se debe estar dispuesto a la
  adecuación del diseño en el frente de obra y eso
  debería estar previsto en los costos y
  especificaciones. El proyecto final termina con
  la obra..o aún después.
• Es muy importante la instrumentación y el
  seguimiento del desarrollo de las cargas durante
  el proceso constructivo y como siempre la
  auscultación debe recibir pago específico.

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ETAPAS DEL DISEÑO DE UN SOSTENIMIENTO

• Detallada investigación geotécnica del sitio.
• Coordinación entre la geotecnia y el proyecto.
• Estudio de casos históricos.
• Análisis de probables mecanismos de deformación
  del macizo.
• Selección del tipo de anclajes.
• Especificación de protecciones contra corrosión.
• Ensayos de campo y laboratorio sobre los
  anclajes. Es preferible disponer de los mismos
  (en especial los de tipo puntual la roca) en
  forma previa al inicio de los trabajos. Si no se
  dispone es posible que se atrasen las primeras
  etapas de colocación.

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CARACTERÍSTICAS DESEABLES EN LOS SISTEMAS DE
ANCLAJE

• Temprana instalación de los anclajes. La pérdida
  de resistencia de los macizos rocosos con
  posterioridad a la excavacIón es una de las
  causas de inestabilidad.
• Ductilidad en el sistema. Producida la
  excavación invariablemente habrá zonas del macizo
  rocoso que se deformarán y se aflojarán cuando
  cambia el estado tensional. El sistema de anclaje
  deberá ser suficientemente dúctil como para
  absorber dichas deformaciones sin fallar.
• Anclajes puestos en carga en el momento de la
  instalación. La tensión en el bulón en el momento
  de la instalación combinado con otros factores
  que incluyen el tiempo de instalación el de
  inyección y la resistencia de la parte más débil
  del bulón determinan la efectividad del conjunto.
  

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CARACTERÍSTICAS DESEABLES EN LOS SISTEMAS DE
ANCLAJE

• La inyección puede atentar contra la ductilidad
  del sistema. Por ejemplo la deformación
  necesaria para incrementar la carga en los 6 m de
  una barra no inyectada desde la carga de trabajo
  digamos tres cuartos de la carga de fluencia a la
  carga de fluencia es aproximadamente 2.5 mm. Si
  la deformación se concentra entre dos bloques de
  roca y el bulón está totalmente inyectado con una
  deformación mucho menor se logrará la falla del
  bulón. Bajo esas condiciones el sistema de
  refuerzo de roca no puede ser diseñado en la
  suposición de que será un elemento elástico.
• Carga de Montaje. La experiencia ha mostrado que
  se puede adoptar entre
• Pmontaje 2/3 a ¾ Pfluencia
• Esto proverá un adecuado margen en el rango
  elástico del bulón.
• Anclaje estable. Tensiones locales altas en el
  contacto entre el anclaje y la roca llevan a
  fluencia lenta (creep) bajo cargas sostenidas y
  deslizamientos o fallas parciales bajo cargas
  dinámicas. Los anclajes mecánicos puntuales son
  más propensos a la relajación que los inyectados.

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CARACTERÍSTICAS DESEABLES EN LOS SISTEMAS DE
ANCLAJE

• Temprana inyección en toda la longitud. Asegura
  un buen comportamiento en una etapa importante
  del montaje próxima al frente de excavación. Los
  daños en la inyección por voladuras próximas en
  general son mínimos.
• Tratamiento superficial. Es importante dar
  sustento a todos los bloques con posterioridad a
  la excavación. En macizos con muchas
  discontinuidades es necesario completar el uso de
  los anclajes con malla gunita fajas de acero
  etc. Estos elementos además proveen seguridad en
  el frente de obra.
• Control de Calidad. Además de los controles
  habituales (geométricos calidad de materiales
  etc.) En el caso de anclajes el relativamente
  simple control del proceso Constructivo. El de
  pre tensión mediante llave torquimétrica y el
  retorno de la lechada de inyección en el llenado
  permiten asegurar un buen funcionamiento.

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GUÍA EMPÍRICA PARA EL DISEÑO

• A partir de casos históricos y con la base de
  investigación geotécnica temprana se pueden tener
  en cuenta algunas reglas previas para el diseño
  mínima longitud y máximo espaciamiento-.

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GUÍA EMPÍRICA PARA EL DISEÑO

• En este caso se muestran valores de la Presión
  de Confinamiento Promedio Mínima a considerar
  para diseñar el sostenimiento

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CONSIDERACIONES GENERALES SOBRE EL DISEÑO

• Las condiciones geotécnicas del macizo en
  especial en lo referente a sus parámetros más
  significativos relativos a los sistemas de
  discontinuidades presentes y el estado
  tensional dependiendo de la profundidad a la
  que se encuentre la obra - condicionan el tipo
  de colapso que puede esperarse.
• Así por ejemplo en un macizo diaclasado con
  relativamente baja frecuencia en condiciones de
  bajo nivel de tensiones los problemas típicos
  están asociados a la caída y deslizamiento de
  bloques por acción de la gravedad. Si el nivel de
  tensiones es elevado en relación a la
  resistencia de la roca intacta se suman
  problemas de trituración y rotura frágil de los
  contactos entre bloques.

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CONSIDERACIONES GENERALES SOBRE EL DISEÑO

• Cada tipo de falla característico para el
  grado de fracturación y el nivel de tensiones
  tiene asociado un sistema de soporte que se
  adecuará mejor para prevenir un potencial
  colapso.
• Así por ejemplo para un macizo con relativamente
  pocas discontinuidades para un bajo nivel de
  tensiones la instalación de bulones en forma
  adecuada podrá prevenir la caída de los bloques.
  Con un nivel de tensiones elevado deberán
  colocarse un sistema de anclajes pesados con
  hormigón proyectado reforzado con malla o barras
  de acero en la clave y hastiales.

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CAPACIDAD DE DISTINTO TIPO DE SOPORTES
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ESTIMACIÓN SISTEMA DE ANCLAJES A PARTIR DE LA
CLASIFICACIÓN DEL MACIZO ROCOSO

• En este caso se toma como dato de entrada el
  índice de calidad de roca de Barton (Q) y la
  dimensión equivalente de la excavación (D/ESR).

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TÉCNICAS ANALÍTICAS PARA EL CÁLCULO

• Existe un complejo rango de posibilidades desde
  un simple análisis de deslizamiento de un bloque
  en una discontinuidad hasta complejas soluciones
  por elementos finitos que incluyan efectos de
  deslizamiento a lo largo de discontinuidades y
  fractura de bloques de roca.
• El análisis de estabilidad de una estructura de
  roca requiere el conocimiento de su geometría
  las características de carga y deformación de
  todos los materiales las tensiones in situ las
  características geotécnicas de la roca y las
  condiciones inducidas por la excavación a través
  de la adopción de la secuencia constructiva.
• Así desde un simple caso de un block de roca en
  la superficie con carga gravitacional hasta la
  altamente indeterminada condición asociada a
  intersecciones de excavaciones subterráneas el
  éxito del análisis no está determinado por la
  precisión matemática de los cálculos sino por la
  habilidad de adoptar en forma adecuada los
  parámetros mencionados más arriba.

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TÉCNICAS ANALÍTICAS PARA EL CÁLCULO

• Si bien son problemáticas distintas aunque con
  similitud conceptual respecto al funcionamiento
  se quiere traer la mención de Braja M. Das de la
  Universidad del Estado de California al referirse
  a cimentaciones con pilotes (Principios de
  Ingeniería de Cimentaciones Cuarta Edición
  International Thomson Editores 2001)
• Aunque numerosas investigaciones tanto
  teóricas como experimentales se efectuaron para
  predecir el comportamiento y la capacidad de
  carga de pilotes en suelos granulares y
  cohesivos los mecanismos no han sido aún
  totalmente entendidos y tal vez nunca lo sean. El
  diseño de las cimentaciones con pilotes es
  considerado un arte en vista de las
  incertidumbres implícitas al trabajar con las
  condiciones del subsuelo.

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TÉCNICAS ANALÍTICAS PARA EL CÁLCULO
Estimación de la capacidad de carga de punta en
pilotes según distintos investigadores
21
TÉCNICAS ANALÍTICAS PARA EL CÁLCULO
Verificación de la capacidad de carga en pilotes
a partir de fórmulas de hinca según distintos
investigadores
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TÉCNICAS ANALÍTICAS PARA EL CÁLCULO

• Entre los métodos de análisis se pueden
  mencionar
• Análisis elásticos.
• Soluciones por elementos finitos.
• Métodos fotoelásticos.
• Análisis límite.
• Estabilidad de Bloques
• Deslizamiento a través de juntas
• Efecto de los anclajes en el equilibrio de
  bloques elementales que incluyan o no la rotación
  del bloque.
• Deslizamiento de bloques del tipo de análisis en
  estabilidad de taludes.
• Viga o laja de roca
• Viga de roca reforzada
• Arco Reforzado
• Análisis elastoplástico de deformación.
• Modelos físicos y túneles piloto.

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ANÁLISIS LÍMITE

• Deslizamiento a través de juntas

Fuerza P obtenida por ejemplo a partir de
análisis elástico (integración de tensiones) en
el entorno de un túnel
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ANÁLISIS LÍMITE

• Efecto de los anclajes en el equilibrio de
  bloques elementales

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ANÁLISIS LÍMITE

• Efecto de los anclajes en el equilibrio de
  bloques elementales que incluyan la rotación del
  mismo.

• Deslizamiento de bloques del tipo de análisis en
  estabilidad de taludes

26
ANÁLISIS LÍMITE

• Deslizamiento y Caída de Bloques. Otras formas de
  evaluación.

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ANÁLISIS LÍMITE

• Otros esquemas de rotura.

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ANÁLISIS LÍMITE

• Viga o laja de roca
• La resistencia a tracción de la roca es menor
  que a compresión. Grietas de tracción aparecerán
  primero en los bordes A y B donde las tracciones
  por flexión son mayores luego en el centro abajo
  (C). Este tipo de comportamiento es
  particularmente visible en materiales que son
  estratificados pero que también tienen juntas
  planos de falla o de debilidad

transversales al eje de la viga. Con el
incremento de las deformaciones habrá una
tendencia al aumento de la fisuración en el
centro de la luz. El mecanismo se puede
idealizar como se muestra en el esquema
denominado Figure 2-5.
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ANÁLISIS LÍMITE

• Viga o losa de roca reforzada
• Su aplicación se inició en trabajos mineros
  sobre rocas sedimentarias estratificadas.
  Conceptualmente se logra confinar un sector de
  roca de menor espesor que el largo de los
  bulones. Se puede lograr un mejor aprovechamiento
  con la incorporación de perfiles U o tirantes en
  la superficie.

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ANÁLISIS LÍMITE

• Viga o losa de roca reforzada -Experiencia de
  Lang (1961) -.
• Demostró la efectividad de realizar un arreglo
  de anclajes en grava con el que se crea un
  sistema auto soportado.
• Su aplicación se inició en trabajos mineros
  sobre rocas sedimentarias estratificadas. En
  función de este modelo Lang propone que las
  dimensiones del arreglo deben ser L gt 2 S y S lt 4
  B.
• Debe notarse que la zona triangular entre los
  apoyos de los bulones en superficie resulta
  descomprimida y por lo tanto inestable para
  bloques aislados.

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ANÁLISIS LÍMITE

• Arcos Reforzados.
• Similar al caso anterior aprovechando la forma
  de la excavación generando arcos de mucho mejor
  comportamiento. Crea también un sistema auto
  soportado.

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ANÁLISIS LÍMITE

• Arcos Reforzados.
• También en este caso se requiere la
  complementación con un tratamiento superficial
  que puede consistir en hormigón proyectado
  mallas finas o una malla de bulones
  suplementarios de menor longitud.

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ANÁLISIS ELASTOPLÁSTICO DE DEFORMACIÓN

• Curva Convergencia Confinamiento.
• Es una de las formas habituales de considerar la
  interacción entre el macizo rocoso y el
  sostenimiento. En este caso no se consideran
  explícitamente a las discontinuidades cuyo efecto
  está tenido en cuenta en los parámetros
  resistentes del macizo. En tal sentido la teoría
  también es válida para macizos de suelos.

Permite estimar a partir de un modelo plano el
efecto que la presencia próxima del frente de
excavación tiene sobre la carga del
sostenimiento Si se considera la resistencia del
macizo a partir de la teoría de Mohr Coulomb se
tiene
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ANÁLISIS ELASTOPLÁSTICO DE DEFORMACIÓN

• Curva Convergencia Confinamiento.

• Cuando se provoca un desequilibrio a partir de
  una excavación se produce una redistribución de
  tensiones que bajo las hipótesis que se indican
  resultan como las mostradas en la figura.
• A los efectos de su comprensión se hacen algunas
  hipótesis simplificativas que permiten trabajar
  con una matemática más sencilla. Si se consideran
  heterogeneidades anisotropía comportamiento
  anelástico etc. se pueden aplicar los mismos
  conceptos a un análisis por ejemplo mediante un
  modelo de elementos finitos.

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ANÁLISIS ELASTOPLÁSTICO DE DEFORMACIÓN

• Curva Convergencia Confinamiento.

• Si se analiza un modelo plano como el del
  esquema cuando se reduce el valor de pi se tiene
  una redistribución de tensiones que tiende
  (cuando pi 0) al esquema de la figura anterior.

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ANÁLISIS ELASTOPLÁSTICO DE DEFORMACIÓN

• Curva Convergencia Confinamiento.

• Si se calculan los desplazamientos del borde de
  la excavación para valores de pi decrecientes
  entre los límites p0gtpigt0 se obtienen
  deformaciones uie en período elástico o uip en el
  elástoplástico resultando lo que se denomina la
  curva característica del macizo.
• En esta curva el valor de pi debe ser
  interpretado como una presión interna que en un
  modelo de deformación plana simula la restricción
  que el frente de excavación impone al
  desplazamiento libre en las proximidades del
  mismo. Es entonces una presión ficticia que
  simula el efecto tridimensional.

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ANÁLISIS ELASTOPLÁSTICO DE DEFORMACIÓN

• Curva Convergencia Confinamiento.

• Si se observan los desplazamientos en la clave
  de un túnel a medida que progresa la excavación
  se tienen curvas como las de la figura. El
  frente de excavación representa una restricción
  al movimiento.
• Antes de que el frente llegue a un punto se
  producirán deformaciones y obviamente la
  redistribución de tensiones asociada -. En puntos
  lejanos al frente se tendrá el desplazamiento
  máximo que será equivalente al antes calculado
  cuando pi 0.

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ANÁLISIS ELASTOPLÁSTICO DE DEFORMACIÓN

• Curva Convergencia Confinamiento.

• Se han informado valores del progreso de las
  deformaciones al avanzar el frente de excavación.
  Con algunas diferencias se acepta que antes de
  que el frente llegue a una sección se produce del
  orden del 30 de la deformación final. Por lo
  tanto en el límite más favorable de considerar un
  comportamiento elás-

tico cuando el frente llega a una sección ya se
habrá redistribuido el 30 de las tensiones
hacia los laterales del túnel. El 70 restante
de la deformación seguirá contenida por el frente
a través de una presión que si se piensa en un
modelo plano podrá ser imaginada como la pi
ficticia antes definida.
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ANÁLISIS ELASTOPLÁSTICO DE DEFORMACIÓN

• Curva Convergencia Confinamiento.

• En Buenos Aires se han medido valores de
  deformaciones en forma previa al la llegada del
  frente menores que el 30 de la deformación
  final.

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ANÁLISIS ELASTOPLÁSTICO DE DEFORMACIÓN

• Curva Convergencia Confinamiento.

• Si se coloca un sostenimiento en las
  proximidades del frente que limite la deformación
  que se produce cuando el frente si-

gue avanzando el mismo tomará la parte de la
presión inicial que se muestra en el gráfico
adjunto en el punto de equilibrio. Se transferirá
al sostenimiento sólo una parte de la presión
original dependiendo de los parámetros elásticos
del conjunto del proceso constructivo y de la
DUCTILIDAD del sistema.
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ANÁLISIS ELASTOPLÁSTICO DE DEFORMACIÓN

• Curva Convergencia Confinamiento.

• La determinación de la curva de presión de un
  sostenimiento mediante anclajes frente a la
  deformación responde a las expresiones adjuntas

La deformación de equilibrio definirá la carga
máxima a tomar por el anclaje. Como ya se dijo
ésta dependerá de los parámetros elásticos y
geométricos del sistema de anclaje y la roca si
se produce plastificación de los parámetros de
rotura y del momento en el que se coloque el
sostenimiento.
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SOLUCIONES POR ELEMENTOS FINITOS
Permiten una gran versatilidad en cuanto a la
posibilidad de analizar geometrías complejas en
macizos heterogéneos y anisotrópicos y hasta
simular el comportamiento de materiales no
lineales según distintas teorías. Pueden
utilizarse modelos tridimensionales que analizan
el efecto del frente de excavación en forma
directa.
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SOLUCIONES POR ELEMENTOS FINITOS
En estos esquemas se muestra la influencia que
tendrá el sistema de anclajes en el
comportamiento del macizo.
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SOLUCIONES POR ELEMENTOS FINITOS
También en este caso se muestra en un análisis
en régimen elástico la influencia que tendrá el
sistema de anclajes en la distribución de
tensiones en las proximidades de la excavación
menor desarrollo de tensiones de tracción -.
45
DIMENSIONADO DE LOS ANCLAJES
Tensiones originadas por un anclaje inyectado
46
DIMENSIONADO DE LOS ANCLAJES
Anclajes Inyectados - Rotura por roca intacta
Cálculo de la longitud según Littlejohn evaluando
la resistencia de la roca intacta a partir de su
cohesión c
47
DIMENSIONADO DE LOS ANCLAJES
Rotura por terreno que falla por corte
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DIMENSIONADO DE LOS ANCLAJES
Anclaje Mecánico (Puntual)
49
DIMENSIONADO DE LOS ANCLAJES
Anclaje Mecánico (Puntual)
50
DIMENSIONADO DE LOS ANCLAJES
Anclaje Inyectado
Los esquemas de rotura (además del indicado más
arriba que involucra rotura en un cono de roca
intacta) pueden interesar a la barra al contacto
entre barra e inyección (típico problema de
adherencia entre hormigón y barra) y al contacto
entre inyección y macizo rocoso en el campo de
la Geotecnia.
51
DIMENSIONADO DE LOS ANCLAJES
Anclaje Inyectado
Transferencia de cargas mediante un esquema
simple de rotura a través del contacto entre
inyección y roca con comportamiento elástico
frágil. Alcanzada la distorsión de rotura entre
barra e inyección se agota la capacidad del
sistema. Así P3 P2 Pmáx Superado la
distorsión de rotura no se agrega resistencia al
aumentar la longitud.
52
DIMENSIONADO DE LOS ANCLAJES
Anclaje Inyectado
La transferencia de cargas se hace a través de un
elemento del contacto que tiene un
comportamiento elástico con resistencia residual
que le confiere ductilidad. Alcanzada la
distorsión de rotura entre barra e inyección NO
se agota la capacidad del sistema. Así Pmáx
gt P3 gt P2 En teoría el anclaje sigue tomando
carga conforme se desarrolla resistencia residual.
53
DIMENSIONADO DE LOS ANCLAJES
Anclaje Inyectado
Una distribución más realista de la tensión en el
contacto entre inyección y roca es como la
mostrada en la figura.
Cuál es la carga máxima del anclaje Hasta
cuándo se puede aumentar la longitud La
limitación es la deformación de la cabeza que
imponga el proyectista vinculada a cuestiones
estructurales o eventualmente para controlar la
corrosión.
La Norma DIN 4125 fija en 2 mm la deformación en
la cabeza para limitar la carga de diseño.
54
DIMENSIONADO DE LOS ANCLAJES
Anclaje Inyectado
Distribución de Tensiones como función de la
relación de Rigideces
55
DIMENSIONADO DE LOS ANCLAJES
Anclaje Inyectado
Mayor Rigidez Relativa del Anclaje transmite más
tensión en profundidad
56
DIMENSIONADO DE LOS ANCLAJES
Anclaje Inyectado
El mecanismo de transferencia de cargas en el
contacto entre la inyección y la roca puede
asimilarse al de resistencia al corte en una
discontinuidad que fue descrito por Patton con un
modelo simplificado. El desplazamiento en la
dirección del corte va asociado a lo que se
denomina dilatancia cuando para deslizar es
necesario un aumento de volumen.
57
DIMENSIONADO DE LOS ANCLAJES
Anclaje Inyectado Mecanismo de Transferencia de
Cargas
Para presiones de confinamiento bajas el
desplazamiento del bloque se inicia cuando se
supera la resistencia al corte en el plano
inclinado aumentando el volumen en la zona de
rotura. Para presiones de confinamiento altas
resulta más débil la resistencia al corte en la
base del diente. Para romper en este caso se debe
superar la resistencia al corte de la roca
intacta (cohesión ángulo de fricción).
58
DIMENSIONADO DE LOS ANCLAJES
Anclaje Inyectado Mecanismo de Transferencia de
Cargas
Para presiones de confinamiento bajas la relación
entre t y s está regida por t s tg (fu
i) Siendo i dilatancia Con presiones de
confinamiento altas la relación es t c
s tg fr Siendo fr fu En ambos rangos para la
resistencia residual (para grandes
distorsiones) t s tg fr
En la práctica el ángulo i no es una constante
sino que cada discontinuidad presenta una
sucesión de ellos y el criterio bi lineal se
transforma en una curva continua con pendiente
variable.
59
DIMENSIONADO DE LOS ANCLAJES
Anclaje Inyectado Transferencia de Cargas
Dilatancia
60
DIMENSIONADO DE LOS ANCLAJES
Anclaje Inyectado Mecanismo de Transferencia de
Cargas

• Relación entre la tensión normal a una
  discontinuidad y la compresibilidad del macizo.
• Curvas que relacionan el cambio de volumen
  (dilatancia) en función de la distorsión DU para
  valores constantes de s sobre las
  discontinuidades.
• Relaciones entre resistencia al corte t y la
  distorsión DU para tensiones normales constantes
  s cte.

Si se restringe el desarrollo de dilatancia
por ejemplo iniciando con una tensión normal
nula al llegar al valor DU del punto 1 se habrá
desarrollado una presión normal s A y la
resistencia al corte correspondiente será la que
surge de la curva c).
61
ANCLAJES INYECTADOSRESISTENCIA ÚLTIMA DEL
CONTACTO INYECCIÓN TERRENO
PTI (Post Tensioning Institute)
62
ANCLAJES INYECTADOSRESISTENCIA ÚLTIMA DEL
CONTACTO INYECCIÓN TERRENO
(1 kip/foot2 0.048 Mpa 1 lb/in2 0.0069 MPa)
63
ANCLAJES INYECTADOSCOMPARACIÓN CAPACIDAD
ANCLAJES EN DISTINTOS SUELOS
64
ANCLAJES INYECTADOSCOMPARACIÓN CAPACIDAD
ANCLAJES EN DISTINTOS SUELOS
La capacidad no aumenta linealmente con la
longitud
65
ANCLAJES INYECTADOSCOMPARACIÓN CAPACIDAD
ANCLAJES EN DISTINTAS ROCAS
66
ANCLAJES INYECTADOSMezcla de Inyección
Influencia de la Relación A/c
67
ANCLAJES INYECTADOS
Métodos de Inyección
68
ANCLAJES INYECTADOSUso en suelos en obras de la
Ciudad de Buenos Aires
69
ANCLAJES INYECTADOSUso en suelos en obras de la
Ciudad de Buenos Aires
70
ANCLAJES INYECTADOSUso en suelos en obras de la
Ciudad de Buenos Aires
71
ANCLAJES INYECTADOSUso en suelos en obras de la
Ciudad de Buenos Aires
72
ANCLAJES Tipos de Cables
73
ANCLAJES Propiedades de las Barras
74
ANCLAJES Propiedades de los Cables
75
ANCLAJES Diámetro de la Perforación
76
ANCLAJES TIPOS DE ANCLAJES Y BULONES
Varillas Inyectadas Sin Tesar
77
ANCLAJES TIPOS DE ANCLAJES Y BULONES
Varillas Ranuradas con cuña.(Detalle de
arandelas en cuña)
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ANCLAJES TIPOS DE ANCLAJES Y BULONES
Fijación Mecánica y Posterior Inyección
79
ANCLAJES TIPOS DE ANCLAJES Y BULONES
Anclajes Fijados con Resinas
80
ANCLAJES TIPOS DE ANCLAJES Y BULONES
Anclajes Inyectado y Tesado
81
ANCLAJES TIPOS DE ANCLAJES Y BULONES
Anclajes Perfobolt. Rellenos con mortero
82
ANCLAJES DISPONIBLES BAJO PATENTES
83
ANCLAJES DISPONIBLES BAJO PATENTES - DYWIDAG
84
ANCLAJES DISPONIBLES BAJO PATENTES - DYWIDAG
85
CAPACIDAD DE DISTINTO TIPO DE ANCLAJES
86
ANCLAJES - ENSAYOS
87
ANCLAJES - ENSAYOS
88
ANCLAJES - ENSAYOS
89
ANCLAJES - ENSAYOS
90
ANCLAJES - ENSAYOS
91
ANCLAJES APLICACIÓN EN LA ESTABILIZACIÓN DE
TALUDES
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ANCLAJES APLICACIÓN EN LA ESTABILIZACIÓN DE
TALUDES
En un ejemplo de rotura plana en un macizo rocoso
se observa que mejora en el factor de seguridad
disminuyendo las fuerzas desestabilizantes y
aumentando las estabilizantes
La orientación más económica no es la más
habitual por facilidad constructiva
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ANCLAJES APLICACIÓN EN LA ESTABILIZACIÓN DE
TALUDES
En una rotura en cuña en un macizo rocoso se
considera al anclaje como una fuerza externa T
que junto con la originada por la gravedad
componen la Wc. Luego se resuelve como cualquier
estabilidad de cuña.Se demuestra que la
orientación más favorable se logra cuando el
anclaje forma un ángulo w respecto a la
discontinuidad.
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CRITERIOS DE DISEÑO GEOTÉCNICO Y CONSTRUCCIÓN DE
ANCLAJES EN SUELOS Y ROCAS
Abril de 2006

• REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS