Comportamiento De Anclajes

Comportamiento de los anclajes en un sable fino

Por

A.G.DAVIS

Jefe de la división Mecánica de suelos y de carreteras en C.E.B.T.P

C. Plumelle

Investigador en C.E.B.T.P

Jefe de trabajos públicos en C.N.A.M

Conferencia presentada delante del comité francés de mecánica de suelos y fundaciones el 18 de Junio de 1979

1. Objetivo de la investigación

El desarrollo muy importante que conoce actualmente la técnica de tirantes de anclaje a entrenado la realización del ensayo in situ en verdadera magnitud entre los cuales podemos citar los ensayos realizados en Francia por Bustamante, Delmas y Lacour [1] y en Alemania por Ostermayer y Scheele[ 2].

Este tipo de ensayo tiene en cuenta un gran número de parámetros: heterogeneidad del suelo, presión de inyección, cantidad de lechada inyectada, forma irregular del bulbo, proceso de puesta en obra, etc. El nombre de sus factores y la relativa y la indeterminación del conocimiento de ciertos factores entre ellos complican la interpretación de los resultados obtenidos. Afín de mejorar la precisión del conocimiento de los parámetros puestos en juego y de reducir el número, los ensayos que son presentados en este artículo han tratado sobre los tirantes de anclaje prefabricados donde el bulbo estaba constituido por un cilindro metálico o un cilindro con lechada de cimiento, de diámetro constante y de profundidades variables, dentro de un macizo de arena compactada a una densidad constante.

Los estudios han tratado sobre:

 La capacidad de anclaje en función de la longitud del bulbo y en función del espesor de la arena de recubrimiento.

 La determinación de las curvas de flujo y de la tracción critica del flujo siguiendo las recomendaciones TA 77.

 Los desplazamientos de la cabeza y del pie del anclaje en función de las cargas aplicadas.

 Los estudios de los esfuerzos desarrollados dentro del suelo delante de la cabeza del anclaje y alrededor del cuerpo del anclaje.

 La repartición de los esfuerzos dentro del tirante de anclaje en función de las cargas aplicadas.

 La distribución de la fricción lateral unitaria en función de las cargas aplicadas y del desplazamiento local del tirante de anclaje con respecto al suelo.

 Las delimitaciones de las zonas de ruptura del suelo delante de la cabeza del anclaje y alrededor del cuerpo de anclaje.

Fig 1. -Esquema del dispositivo de ensayo

2. Dispositivo de prueba

El dispositivo se encuentra esquematizado en la figura 1. Los esfuerzos aplicados al tirante esta ha cargo del muro de sostenimiento donde los contrafuertes estaban reforzados por una solera compuesta de dos HEB equipada en su medio de una placa de repartición.

3. Características de la arena utilizada

La granulometría de la arena es uniforme, era de tipo arena de Fontanebleau.

Las densidades mínimas y máximas eran respectivamente igual a 1.31 y 1.69. La densidad adoptada era igual a 1.51; Este valor corresponde a una arena medianamente densa (Id=0.59) y de densidad superior a la densidad critica.

El ángulo de fricción correspondía a esta densidad, y la medida de la caja de Casagrande era ’=33°, teniendo en cuenta la corrección de la dilatancia de Bishop.

Los valores del ángulo de fricción de la arena sobre acero arenoso era: max=30° y el min= 28°.

4. Programa de ensayos

El programa de ensayos es ilustrado en la figura 2. Constituida de:

 Ensayo n°1: Placa circular, con una altura de arena hs=2m.

 Ensayo n°2: tirante metálico, de 2m en comprensión, con hs=2m.

 Ensayo n°3: tirante metálico, de 2m en comprensión, con hs=2m.

 Ensayo n°4: tirante en lechada de cimiento de 2m con hs=2m.

 Ensayo n°5: tirante en lechada de cimiento de 3 m con hs= 2m.

 Ensayo n°6: tirante en lechada de cimiento de 4m con hs=2m.

 Ensayo n°7 y 8: tirante en lechada de cimiento de 3m con hs= 3m.

 Ensayo n° 9: tirante en lechada de cimiento de 3m machoneado con hs=3m.

Los tirantes n°7 y n°8 tenian características idénticas, con el objetivo de apreciar la dispersión de los resultados.

Fig 2. –Programa de ensayo

El tirante del ensayo n°9 era prolongado, en cada una de sus extremidades por un tubo con huecos de diámetro ligeramente superior al bulbo con el objetivo de eliminar el efecto de apuntalamiento frontal.

4.1 Tirante constituido por una placa circular

El anclaje estaba constituido por una placa circular espesa en acero, de 200 mm de diámetro, empernada sobre una varilla en acero de 30 mm de diámetro.

Este ensayo tenía por objetivo determinar el apuntalamiento delante el tirante.

4.2 Inyecciones de lechada de cemento

Los tirantes de anclaje metálico (n°2 y 3) estaban constituidos por dos medios tubos de 2m de largo y de 194 mm de diámetro exterior y 188 mm de diámetro interior. Medidores de deformación han sido dispuestos al interior de los medios tubos, antes de su ensamblaje por puntos de soldadura. Las extremidades han sido obturadas por dos placas circulares en compresión.

Las superficies de los cilindros han sido adheridas de pegamento y enarenadas con arena utilizada para los ensayos.

4.3 Tirantes en lechada de cimiento

El bulbo de estos tirantes estaba constituido por un cilindro de 200 mm de diámetro en lechada de cemento (con una proporción de cemento y agua igual a 2) vertidas en moldes de PVC. La armadura estaba constituida por acero T de 32 mm de diámetro.

Los medidores de deformación, en la trama pelicular, han sido vertidos sobre la armadura. Los medidores de 60 mm de largo y recubierto de resina han sido dispuestos dentro de la lechada, durante la colada. La superficie de los cilindros igualmente ha sido enarenada.

Estos tirantes han sido conservados sobre una capa de arena húmeda durante un mes antes del ensayo.

5. Dispositivos del ensayo

5.1 Dispositivo de puesta en tracción de los tirantes (fig.2)

La varilla de 30 mm de los tirantes metálicos o la armadura de acero TOR de tirantes en lechada han sido ensambladas en una varilla de acero de alta resistencia de 30 mm de diámetro. La parte situada dentro del macizo de arena esta sus varillas se dispusieron dentro de una vaina de PVC. Ella atraviesa el muro de sostenimiento, pasa entre los dos HEB de la solera y es empernada atrás del gato elevador y el dinamómetro.

5.2 Medida de los desplazamientos en un medio arenoso alrededor del tirante

Los desplazamientos en un medio arenoso al final del ensayo, han sido determinados en un medio de bandas horizontales y de tubos verticales constituido en arena negra.

Las bandas horizontales en arena negra han sido dispuestas delante de la cabeza del anclaje en la cota 0 (nivel del eje del tirante) en la cota 10 cm y la cota menos 10cm, así que de una parte y de la otra el anclaje se sitúa en la cota 0 (fig3).

Los tubos verticales en la arena negra han sido dispuestas delante la cabeza del anclaje, por delante del cuerpo del anclaje y dentro su eje y debajo del cuerpo del anclaje y dentro de su eje (fig.4).

Fig 3 Disposición de las bandas de arena negra Fig 4 Disposición de tubos de arena negra

5.3 Medida de presión transmitida en un medio arenoso

La evolución de sus presiones, durante los ensayos, ha sido medida en un medio de sensores a presión total posicionados delante la cabeza, en contacto con ella y alrededor del cuerpo del anclaje a una distancia del orden de 5 cm. Los desplazamientos de los sensores por dos de los tirantes son indicados en las figuras 11, 12 y 13. Uno de sus sensores es visible sobre la fotografía de la figura 26.

5.4 Medida de los esfuerzos dentro del tirante

Los esfuerzos han sido medidos en un medio de medidores de deformación, en tramos perpendiculares, adheridos al interior de los medios tubos de los tirantes metálicos o sobre la armadura de los tirantes en lechada de cimiento.

Los esfuerzos al interior dela lechada han sido medidos en un medio de medidores de concreto dispuestos dentro de la lechada.

6. Desarrollo del ensayo

6.1 Calibración de los tirantes

Antes del ensayo los tirantes metálicos han sido calibrados en tracción (ensayo 2) y en comprensión (ensayo 3) por aplicación de los tres ciclos de carga. Luego de su periodo de conservación de un mes sobre una capa de arena húmeda, los tirantes en lechada han sido calibrados en tracción, sobre une carga inferior a la carga de fisura. Sus calibraciones han permitido de conocer directamente la respuesta de los medidores en función de la carga a la cual ellas estaban sometidas.

6.2 Puesta en marcha de la arena

La arena ha sido compactada en capas de 20 cm hasta la cota menos 10cm, por capas de 10cm entre las cotas menos 10 cm y más 10 cm y por capas de 20 cm por arriba de la cota más 10 cm. A cada nivel, las densidades han sido controladas midiendo la densidad de la arena.

6.3 Ensayo de los tirantes

La tracción de la ruptura T ha sido fijada a priori. El tirante a enseguida sido sometida a niveles sucesivos de carga creciente por valores iguales a la decima parte de la carga de ruptura supuesta. Cada nivel ha sido mantenida durante sesenta minutos afín de obtener las curvas de flujo.

Los desplazamientos de la cabeza y los pies del bulbo de anclaje han

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