ES2211084T3 - Tirante de anclaje, especialmente para afianzar paredes de roca, y procedimiento para fabricar tal tirante de anclaje. - Google Patents

Tirante de anclaje, especialmente para afianzar paredes de roca, y procedimiento para fabricar tal tirante de anclaje.

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ES2211084T3 ES99922153T ES99922153T ES2211084T3 ES 2211084 T3 ES2211084 T3 ES 2211084T3 ES 99922153 T ES99922153 T ES 99922153T ES 99922153 T ES99922153 T ES 99922153T ES 2211084 T3 ES2211084 T3 ES 2211084T3
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Abstract

Tirante de anclaje para fines de construcción, especialmente anclaje de roca, con una varilla de anclaje que consiste en un material compuesto polímero, que presenta una rosca (12) en su extremo del lado de la cabeza y que está destinada a recibir una tuerca de presión que se puede atornillar sobre la rosca de la varilla de anclaje y que se puede apoyar preferiblemente contra una placa de presión (14), presentando el material compuesto polímero un gran numero de fibras de refuerzo (18) que se extienden por toda la longitud de la varilla de anclaje (10), que están empotradas en una matriz aglomerante (20) de material sintético termoplástico y que no presentan interrupción en la zona de la rosca por el extremo del lado de la cabeza del tirante de anclaje, caracterizado porque el punto de transformación vítrea del material sintético termoplástico es de al menos 100°C y el punto de transición a fluencia es de al menos 160°C.

Description

Tirante de anclaje, especialmente para afianzar paredes de roca, y procedimiento para fabricar tal tirante de anclaje.
La invención concierne a un tirante de anclaje para fines de construcción, especialmente para afianzar paredes de roca, con una varilla de anclaje que consiste en un material compuesto polímero, que presenta una rosca en su extremo del lado de la cabeza y que está destinada a recibir una tuerca de presión que puede atornillarse sobre la rosca de la varilla de anclaje y que preferiblemente puede apoyarse contra una placa de presión.
Una barra roscada de material fibroso es ya conocida, por ejemplo, por el documento EP 0 191 337 A.
Los tirantes de anclaje de esta clase se utilizan sobre todo para el afianzamiento permanente de zonas inestables del terreno, para el anclaje sistemático con miras a aumentar la resistencia de la construcción y para medidas de afianzamiento en la construcción profunda subterránea y especial. Las barras de anclaje se insertan con este fin en taladros de las paredes de roca a afianzar, se pegan con un mortero de anclaje o resina de anclaje y se arriostran con la placa de presión enchufada por el lado de la cabeza y con una tuerca de presión atornillada sobre la rosca. En los tirantes de anclaje conocidos la varilla de anclaje está constituida principalmente por acero o por fibras de vidrio que se pegan en un procedimiento especial con resina de poliéster o resina epoxídica. La rosca a manera de dientes de sierra se talla en la varilla de anclaje. Se percibe aquí como desventajoso el hecho de que las fibras de vidrio se cortan completamente en los puntos de intersección, con lo que se presenta un debilitamiento no deseado del material.
Partiendo de esto, la invención se basa en el problema de desarrollar un tirante de anclaje de la clase indicada al principio y un procedimiento para su fabricación con el que se simplifique la fabricación de la varilla de anclaje y, no obstante, se pueda lograr una mayor fuerza de tracción.
Para resolver este problema se proponen las combinaciones de características indicadas en las reivindicaciones 1, 12 y 15. Ejecuciones y perfeccionamientos ventajosos de la invención se desprenden de las reivindicaciones subordinadas.
La solución según la invención se basa sobre todo en la idea de que en el caso de fibras de refuerzo continuas se puede lograr también una elevada fuerza de tracción en la zona de la rosca. Para conseguir esto se propone según la invención que el material compuesto polímero presente una pluralidad de fibras de refuerzo que se extienden por toda la longitud de la varilla de anclaje, que están empotradas en una matriz de aglomerante de material sintético termoplástico y que se extienden ininterrumpidas en la zona de la rosca. Gracias al empleo del material sintético termoplástico es posible conformar la rosca sin virutas en la varilla de anclaje, preferiblemente bajo la acción de presión y calor. Para garantizar un manejo fiable, el punto de transformación vítrea del material sintético termoplástico empleado es de al menos 100°C y el punto de transición a fluencia es de al menos 160ºC.
Una ejecución preferida de la invención prevé que las fibras de refuerzo contengan fibras de carbono o estén construidas como tales. Ventajosamente, se emplean para ello fibras híbridas consistentes principalmente en fibras de carbono, de vidrio y/o de aramida, que presentan en su totalidad una elevada resistencia a la cizalladura correspondiente a la del acero. Para obtener una mejora adicional en este aspecto, las fibras de refuerzo forman un tubo flexible trenzado impregnado con el aglomerante, en el que están dispuestas fibras de carbono o mechas de fibras de carbono orientadas de forma conveniente en dirección puramente axial, con las cuales pueden estar entretejidas una pluralidad de fibras de vidrio o mechas de fibras de vidrio, preferiblemente en dirección periférica.
Como matriz de aglomerante está previsto convenientemente un material sintético termoplástico del grupo de poliolefinas, polímeros vinílicos, poliamidas, poliésteres, poliacetatos, policarbonatos, poliuretanos termoplásticos e ionómeros. Para hacer posible un anclaje sin cemento en el taladro de la roca o de la obra de construcción puede ser ventajoso que el aglomerante termoplástico sea plastificable y al mismo tiempo pueda hincharse bajo la acción del calor.
En combinación con las fibras de carbono se garantiza en el curso de la plastificación de la matriz de aglomerante, al practicar la rosca, un empotramiento sin tensiones de las fibras de refuerzo.
En la fabricación del tirante de anclaje según la invención se empotra convenientemente una multitud de fibras de refuerzo sinfín por el procedimiento de coextrusión o el procedimiento de pultrusión (extrusión por tracción) en la matriz de aglomerante de material termoplástico. Después del corte a medida de la varilla de anclaje, la rosca puede ser conformada en dicha varilla sin virutas y sin corte de las fibras de refuerzo bajo la acción de la presión y preferiblemente del calor.
Como alternativa a esto, para la fabricación del tirante de anclaje según la invención se puede impregnar un tubo flexible trenzado inicialmente seco formado por fibras de refuerzo con aglomerante termoplástico líquido y este tubo puede ser endurecido con formación de la varilla de anclaje. La rosca y eventualmente una pluralidad de estrías transversales son conformadas en la varilla de anclaje y en su tubo flexible trenzado convenientemente antes del endurecimiento del aglomerante. Sin embargo, es en principio posible también conformar la rosca y eventualmente una pluralidad de estrías transversales en la varilla de anclaje después del endurecimiento del aglomerante bajo la acción de presión y calor.
Para anclar el tirante de anclaje según la invención en un taladro de la roca o de la obra de construcción se puede calentar localmente, según la invención, la varilla de anclaje introducida en el taladro, a través de su cavidad central, hasta más allá del punto de transformación a fluencia de su aglomerante y se puede unir dicha varilla con la pared del taladro mediante un acoplamiento por medio de los propios materiales y/o un acoplamiento positivo de forma. Empleando un aglomerante hinchable, la varilla de anclaje puede ser calentada además localmente con hinchamiento del aglomerante. Para calentar localmente la varilla de anclaje se introduce preferiblemente una lanza de calentamiento en el taladro de la varilla de anclaje y se calienta ésta eléctricamente.
Se explica seguidamente la invención con más detalle haciendo referencia a un ejemplo de ejecución representado de manera esquemática en el dibujo. Muestran:
la figura 1, un alzado lateral de un tirante de anclaje constituido por varilla de anclaje, placa de presión y tuerca de presión, en representación despiezada; y
la figura 2, un fragmento ampliado de la varilla de anclaje en representación longitudinalmente seccionada.
El tirante de anclaje representado en el dibujo está construido como un anclaje adherente. Es adecuado especialmente como anclaje de roca para el afianzamiento permanente y temporal de zonas inestables del terreno, así como para aumentar la solidez del terreno en la construcción de túneles y galerías de minas. Comprende una varilla de anclaje 10 en la que está conformada una rosca 12 por el lado de la cabeza, una placa de presión 14 y una tuerca de presión 16 atornillable sobre la rosca 12 de la varilla de anclaje. La varilla de anclaje presenta una cavidad central 22 y está protegida en su punta por una caperuza desmontable 24. Consiste en un material compuesto polímero con fibras de refuerzo 18 que consisten principalmente en fibras de carbono (híbridos) y que están empotradas en una matriz aglomerante 20 a base de material sintético termoplástico. Las fibras de refuerzo sinfín 18 se empotran en la matriz aglomerante 20 convenientemente por el procedimiento de coextrusión o por el procedimiento de pultrusión y, después del endurecimiento, se cortan a la medida deseada de la longitud de la varilla de anclaje. La matriz aglomerante termoplástica 20 cuida de que la varilla de anclaje sea suficientemente rígida a la temperatura de uso y pueda deformarse plásticamente por calentamiento a una temperatura por encima del punto de transformación vítrea. Por consiguiente, la rosca 12 puede practicarse en la varilla de anclaje prefabricada 10 bajo la acción de la presión y eventualmente del calor sin corte de las fibras de refuerzo 18. No se presenta así un debilitamiento inadmisible del material en la zona de la rosca. Además, pueden formarse a presión en la varilla de anclaje 10 unas estrías transversales 26 que están dispuestas a distancia una de otra en toda la longitud y que garantizan un mejor anclaje en el material inyectado.
Resumiendo, cabe consignar lo siguiente: La invención según las características de la reivindicación 1 se refiere a un tirante de anclaje para fines de construcción, especialmente un anclaje de roca construido como anclaje adherente. El tirante de anclaje presenta una varilla de anclaje 10 que consiste en un material compuesto polímero, que presenta una rosca 12 a manera de dientes de sierra en su extremo del lado de la cabeza y que está destinada a recibir una tuerca de presión 16 que se puede apoyar contra una placa de presión 14 y que se atornilla sobre la rosca 12 de la varilla de anclaje. Para garantizar una posibilidad de fabricación especialmente eficaz sin mermas en la resistencia a la tracción, el material compuesto polímero de la varilla de anclaje 10 presenta un gran número de fibras de refuerzo 18 que se extienden por toda la longitud de dicha varilla de anclaje, que están empotradas en una matriz aglomerante 20 de material sintético termoplástico y que se extienden ininterrumpidas en la zona de la rosca. La rosca 12 puede conformarse en la varilla de anclaje 10 bajo la acción de presión y eventualmente de calor.

Claims (15)

1. Tirante de anclaje para fines de construcción, especialmente anclaje de roca, con una varilla de anclaje que consiste en un material compuesto polímero, que presenta una rosca (12) en su extremo del lado de la cabeza y que está destinada a recibir una tuerca de presión que se puede atornillar sobre la rosca de la varilla de anclaje y que se puede apoyar preferiblemente contra una placa de presión (14), presentando el material compuesto polímero un gran numero de fibras de refuerzo (18) que se extienden por toda la longitud de la varilla de anclaje (10), que están empotradas en una matriz aglomerante (20) de material sintético termoplástico y que no presentan interrupción en la zona de la rosca por el extremo del lado de la cabeza del tirante de anclaje, caracterizado porque el punto de transformación vítrea del material sintético termoplástico es de al menos 100°C y el punto de transición a fluencia es de al menos 160°C.
2. Tirante de anclaje según la reivindicación 1, caracterizado porque la rosca (12) se ha conformado sin virutas en la varilla de anclaje (10), preferiblemente bajo la acción de presión y calor.
3. Tirante de anclaje según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las fibras de refuerzo (18) contienen fibras de carbono o están construidas como tales.
4. Tirante de anclaje según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las fibras de refuerzo contienen híbridos consistentes en fibras de carbono, fibras de vidrio y/o fibras de aramida.
5. Tirante de anclaje según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las fibras de refuerzo (18) forman un tubo flexible trenzado impregnado con el material sintético termoplástico de la matriz aglomerante (20).
6. Tirante de anclaje según la reivindicación 5, caracterizado porque en el tubo flexible trenzado están dispuestas fibras de carbono o mechas de fibras de carbono orientadas en dirección puramente axial.
7. Tirante de anclaje según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque con el tubo flexible trenzado están entretejidas un gran número de fibras de vidrio o mechas de fibra de vidrio, principalmente en dirección periférica.
8. Tirante de anclaje según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la varilla de anclaje (10) presenta estrías transversales (26) dispuestas a distancia axial una de otra.
9. Tirante de anclaje según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque como matriz aglomerante (20) está previsto un material sintético termoplástico del grupo de poliolefinas, polímeros vinílicos, poliamidas, poliésteres, poliacetatos, policarbonatos, poliuretanos e ionómeros.
10. Tirante de anclaje según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la matriz aglomerante termoplástica (20) es capaz de hincharse bajo la acción del calor.
11. Tirante de anclaje según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la varilla de anclaje (10) está construida como una varilla hueca, preferiblemente con una cavidad continua central (22).
12. Uso del tirante de anclaje según una de las reivindicaciones 1 a 11 para fines de anclaje en un taladro de roca o de obra de construcción, en el que la varilla de anclaje (10) inserta en el taladro se calienta localmente a través de una cavidad central (22) hasta más allá del punto de transformación a fluencia del material sintético termoplástico de su matriz aglomerante (20) y se une con la pared del taladro mediante acoplamiento por medio de los propios materiales y/o acoplamiento positivo de forma.
13. Uso según la reivindicación 12, caracterizado porque la varilla de anclaje (10) se calienta localmente con hinchamiento de su matriz aglomerante.
14. Uso según la reivindicación 12 ó 13, caracterizado porque para el calentamiento local de la varilla de anclaje (10) se introduce una lanza de calentamiento en la cavidad (22) de dicha varilla de anclaje (10) y se calienta ésta allí preferiblemente por vía eléctrica.
15. Uso del tirante de anclaje según una de las reivindicaciones 1 a 11 para fines de anclaje en un taladro de roca o de obra de construcción, caracterizado porque la varilla de anclaje (10) inserta en el taladro de la roca o de la obra de construcción es solicitada con cemento o material sintético líquido a través de una cavidad central (22) que atraviesa longitudinalmente la varilla de anclaje de modo que este cemento o material sintético salga de la punta de la varilla de anclaje y rellene al menos parcialmente el espacio intermedio entre dicha varilla de anclaje y la pared del taladro y se endurezca allí.
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