ES2224688T3 - Anclajes al suelo. - Google Patents

Abstract

Medios de anclaje al suelo, que comprenden una perforación (1) en el suelo llenada con mortero de la perforación (7) y una pluralidad de anclajes unitarios (2, 3, 4) introducidos en la perforación (1), comprendiendo cada anclaje unitario un tendón (12, 13, 14), que tiene: (a) un tramo de unión, el cual está unido a lo largo del tramo de unión dentro del mortero de la perforación (7); y (b) un tramo libre dispuesto de manara que substancialmente no hay adhesión entre el tramo libre y el mortero de la perforación (7); incluyendo los medios de anclaje al suelo una cabeza de anclaje (9) en el extremo abierto de la perforación (1), estando cada anclaje unitario (2, 3, 4) introducido en un agujero separado en la cabeza de anclaje (9), y tensado e inmovilizado en relación con la misma, estando cada anclaje unitario (2, 3, 4) tensado e inmovilizado en relación con la cabeza de anclaje (9) separadamente de cada otro anclaje unitario (2, 3, 4), donde los tramos de unión de los respectivos anclajes unitarios (2, 3, 4) están anclados en el mortero de la perforación (7) en una relación escalonada y separada a lo largo de la perforación, y donde al menos uno de los tendones (12, 13, 14) comprende un material polimérico sintético, no teniendo dicho al menos uno de los tendones un encapsulado del tramo de unión.

Description

Anclajes al suelo.

Esta invención concierne a anclajes al suelo.

En el "Code of Practice for Ground Anchorages" (Código de prácticas para anclajes al suelo)
- BS8081 -, publicado por la British Standards Institution, se puede encontrar una descripción para el uso y construcción de anclajes al suelo.

Un anclaje al suelo típico comprende una perforación en el suelo, la cual es llenada con mortero líquido (el mortero de la perforación). En la perforación está introducido un tendón, generalmente de acero, el cual, por su extremo más alejado del extremo abierto de la perforación, está unido a un encapsulado que comprende un conducto corrugado lleno de un mortero de resina o cemento para proteger el tendón frente a la corrosión. El encapsulado está unido al mortero de la perforación y el tendón tiene un tramo libre que está engrasado y enfundado y que substancialmente no tiene adhesión con el mortero de la perforación. La funda entra en el encapsulado de manera que el tramo de unión del tendón dentro del encapsulado es algo menor que la longitud del encapsulado. En su extremo libre, el tendón está introducido en una cabeza de anclaje, la cual está tensada contra una placa de anclaje soportada sobre el suelo y la carga aplicada al tendón está inmovilizada contra la placa.

La anterior descripción concierne a un anclaje al suelo que comprende un único tendón. También se conocen anclajes al suelo que comprenden un número de tendones de acero que están unidos a un único encapsulado de forma alargada. Los extremos de los tendones pueden estar dispuestos en una relación escalonada dentro del encapsulado para propagar la carga a lo largo del encapsulado.

El documento GB 2223518 describe un anclaje múltiple en una única perforación que comprende una pluralidad de anclajes unitarios, cada uno con un tendón, estando los tendones unidos por dentro a unos respectivos encapsulados en posiciones escalonadas y separadas a lo largo de la perforación.

Esta disposición permite que cada respectivo anclaje unitario sea cargado hasta la máxima capacidad local del suelo. La capacidad total del anclaje múltiple es la suma de las capacidades de los anclajes unitarios. Es muy importante que el tramo libre de cada anclaje unitario no tenga substancialmente adhesión al mortero de la perforación. Si no fuera éste el caso, para cada anclaje unitario podría haber una tendencia a aplicar la carga al suelo de una manera incontrolada a través del mortero de la perforación en la región de los encapsulados de otros anclajes unitarios que estén más arriba en la perforación. Si se produce esta carga incontrolada o impredecible del mortero de la perforación, será imposible cargar todos los anclajes unitarios a su máxima capacidad sin incurrir en un riesgo de fallo de la unión del mortero al suelo.

En toda esta técnica anterior, se usa un encapsulado debido a que los tendones están hechos de acero, material seleccionado debido a su resistencia y disponibilidad. El encapsulado sirve para transmitir la carga aplicada al tendón al mortero circundante pero al mismo tiempo para proteger el tramo de unión del tendón de la penetración de humedad que podría llevar a una corrosión excesiva y al fallo de los tendones de acero.

En la práctica, los tendones protegidos frente a la corrosión tienen que ser prefabricados con unas elevadas especificaciones, con el tramo de unión amorterado al encapsulado en la factoría.

La presente invención ha caído en la cuenta de que se puede obtener una gran flexibilidad y simplicidad en un anclaje múltiple en una única perforación si se pueden usar tendones hechos de un material polimérico sintético. En este caso no hará falta un encapsulado para proteger el tramo de unión del tendón, puesto que el mismo no estar sometido a una degradación debida a la corrosión.

La presente invención aporta unos medios de anclaje al suelo que comprenden una perforación en el suelo llenada con mortero de la perforación y una pluralidad de anclajes unitarios introducidos en la perforación, comprendiendo cada anclaje unitario un tendón que tiene:

(a)

un tramo de unión, el cual está unido a lo largo del tramo de unión dentro del mortero de la perforación; y

(b)

un tramo libre dispuesto de manara que substancialmente no hay adhesión entre el tramo libre y el mortero de la perforación;

incluyendo los medios de anclaje al suelo una cabeza de anclaje en el extremo abierto de la perforación, estando cada anclaje unitario introducido en un agujero separado en la cabeza de anclaje, y tensado e inmovilizado en relación con la misma, estando cada anclaje unitario tensado e inmovilizado en relación con la cabeza de anclaje separadamente de cada otro anclaje unitario, donde los tramos de unión de los respectivos anclajes unitarios están anclados en el mortero de la perforación en una relación escalonada y separada a lo largo de la perforación, y donde al menos uno de los tendones comprende un material polimérico sintético, no teniendo dicho al menos uno de los tendones un encapsulado del tramo de unión.

La presente invención aporta además un método para realizar medios de anclaje al suelo que comprende:

formar una perforación en el suelo;

colocar una pluralidad de anclajes unitarios en la perforación, comprendiendo cada anclaje unitario un tendón que tiene (a) un tramo de unión, y (b) un tramo libre;

disponer los tramos de unión de los respectivos anclajes unitarios en una relación escalonada separada a lo largo de la perforación;

llenar la perforación con mortero, con lo que los tramos de unión resultan unidos al mortero, y donde los tramos libres están dispuestos para que substancialmente no tengan adhesión al mortero de la perforación;

instalar una cabeza de anclaje sobre los anclajes unitarios, donde cada anclaje unitario pasa a través de un agujero separado existente en la cabeza de anclaje;

tensar cada anclaje unitario separadamente de cada otro anclaje unitario; e

inmovilizar individualmente los anclajes unitarios tensados respecto a la cabeza de anclaje;

donde al menos uno de los tendones comprende un material polimérico sintético, no teniendo dicho al menos uno de los tendones un encapsulado del tramo de unión.

Es sorprendente que los tendones de un material sintético polimérico puedan ser usados de esta manera con éxito en un anclaje.

La persona experta en la técnica es consciente de que el material sintético polimérico no va a unirse al mortero tan bien como el acero. Esto puede hacer surgir el problema de que el tramo de unión de cada respectivo anclaje unitario debería ser tan largo que no sería práctico acomodar varios de dichos anclajes unitarios en una única perforación. Se ha constatado que una deformación superficial adecuada del tramo de unión de los tendones de material sintético polimérico puede dar como resultado unos tramos de unión aceptables sin reducir substancialmente la capacidad de resistir el arranque del tendón.

En concordancia, para aumentar la unión de un tendón dentro del mortero, cada tendón está deformado en cuanto al perfil de su superficie exterior dentro del mortero. La superficie del tendón en el tramo de unión está hecha rugosa.

Además, la persona experta en la técnica es consciente de que los materiales poliméricos que son adecuados para fabricar los tendones son muy resistentes a la tracción pero, en comparación con el acero, son relativamente débiles a compresión y al esfuerzo cortante. La persona experta en la técnica comprenderá que las disposiciones de agarre incorporadas normalmente para los anclajes de acero no podrían ser usadas con tendones poliméricos, dado que habría una tendencia para los tendones de ser aplastados por los medios de agarre. Sin embargo, la presente invención ha descubierto que es posible aplicar el agarre al tendón de una manera tal que se aplica una compresión al tendón, aumentando la compresión a lo largo del tendón de una manera que, en ningún punto de su longitud el tendón está sometido a un esfuerzo cortante que sea mayor que la resistencia al esfuerzo cortante del tendón. Por ejemplo, la fuerza de agarre puede propagarse sobre una longitud suficiente y se puede aumentar en pequeños pasos o a una baja tasa sobre un tramo comparativamente largo del tendón. Así, se puede aplicar una fuerza de agarre al tendón suficiente para permitir que se alcancen capacidades de más de 50 kN sin dañarlo.

En particular, los medios de anclaje al suelo de acuerdo con la presente invención pueden comprender unos medios de agarre configurados para aplicar una compresión al tendón en una dirección transversal a la dirección longitudinal del tendón, aumentando la compresión a lo largo del tramo de la parte agarrada del tendón de manera que en ningún punto el tendón quede expuesto a una compresión cortante que sea mayor que la resistencia al esfuerzo cortante por compresión del material polimérico. Los medios de agarre pueden comprender al menos dos piezas de agarre para agarrar el tendón entre las mismas, estando las piezas de agarre empujadas la una contra la otra por una pluralidad de medios de empuje situados en diferentes posiciones a lo largo del tramo agarrado del tendón.

Preferiblemente, hay al menos cuatro, más preferiblemente al menos seis medios de empuje. Se ha constatado que es adecuado disponer ocho medios de empuje. Los medios de empuje comprenden de una manera adecuada disposiciones de tuerca y tornillo, por ejemplo, pares de tuercas y tornillos en cada lado del tendón.

El tramo de unión de cada uno de los anclajes unitarios dentro de la perforación se seleccionará dependiendo de la resistencia del terreno, de la gradación de la tierra y de la capacidad de unión del mortero con la tierra/terreno en la profundidad respectiva. Los tendones pueden comprender tramos de fibra polimérica, tal como nylon de una calidad adecuada. Más preferiblemente, los tendones comprenden materiales compuestos que comprenden un material sintético polimérico. Por ejemplo, pueden comprender hebras de nylon o kevlar incrustadas en una resina sintética. Alternativamente, pueden comprender plástico reforzado con fibra de vidrio, o plástico reforzado con fibra de carbono.

Los tendones pueden ser de cualquier forma adecuada o de cualquier dimensión adecuada. Los tendones son, de manera adecuada, aproximadamente circulares en sección transversal, teniendo preferiblemente un diámetro dentro del intervalo de 10 a 50 mm. Alternativamente, se pueden usar secciones transversales planas, tales como rectangulares o elípticas, Tales secciones transversales planas pueden tener un grosor (eje menor) dentro del intervalo de 3 a 15 mm y una anchura (eje mayor) dentro del intervalo de 20 a 100 mm. El módulo de elasticidad de los tendones está preferiblemente dentro del intervalo de 50 a 200 kn/m^{2}. Los materiales para tendones comúnmente disponibles tienen módulos de elasticidad dentro del intervalo de 50 a 100 kn/m^{2}.

La resistencia de los tendones debería ser tan alta como fuera posible. Preferiblemente, la capacidad es de al menos 50 kN. Los tendones de plástico reforzado con fibra de vidrio típicos tienen una capacidad que está en el intervalo de 50 a 500 kN. Los tendones de fibra de carbono pueden tener una capacidad dentro del intervalo de 2000 a 3000 kN.

Un tendón para ser usado en la presente invención puede comprender típicamente una pluralidad de fibras alineadas con la dirección longitudinal del tendón, estando las fibras retenidas en un medio de resina. Tales tendones son fabricados adecuadamente por un proceso de extrusión por estirado, tal como es bien conocido para una persona experta en la técnica. Los tendones pueden ser macizos o huecos. Los tendones huecos pueden tener un espacio central cuyas dimensiones están dentro del intervalo del 10 al 30% de las correspondientes dimensiones exteriores del tendón. Por ejemplo, un tendón de 22 mm de diámetro puede tener un agujero central de 5 mm de diámetro.

Preferiblemente, la unión entre el tramo de unión y el mortero de la perforación es el único efecto de anclaje dentro del mortero de la perforación y funciona en ausencia de cualquier miembro de tope mecánico transversal en el mortero de la perforación.

Una ventaja particular de la invención es que la cantidad de preparación previa de los tendones es menor que la requerida para los tendones de acero introducidos en encapsulados amorterados. Los tendones poliméricos sintéticos pueden suministrarse en tramos rectos o enrollados sobre tambores, o almacenados de manera similares, y se pueden insertar al interior de la perforación después de un tratamiento adecuado del tramo libre. Preferiblemente, sin embargo, los tendones poliméricos sintéticos no son torcidos o doblados excesivamente durante el almacenamiento o durante su colocación en la perforación, dado que un torcido puede exponer los tendones a esfuerzos cortantes, lo que puede dañarlos.

De acuerdo con la presente invención, en los tramos libres substancialmente no hay adhesión entre el mortero de la perforación y los tendones. Preferiblemente, substancialmente no hay fricción entre los tendones y el mortero de la perforación.

Preferiblemente, el tramo libre está tratado de manera adecuada para asegurar que substancialmente no hay unión o adhesión ni fricción entre el tramo libre y el mortero de la perforación. Por ejemplo, puede estar lubricado, por ejemplo, engrasado, usando una grasa del tipo que es conocido por la persona experta en la técnica. Adicionalmente puede estar enfundado con un material plástico para impedir una adhesión con el mortero de la perforación.

Las porciones de tendones adyacentes y paralelos a tramos de unión de tendones adyacentes pueden estar rodeadas con conducciones resistentes a la compresión, por ejemplo, un tubo de un material rígido que sea fuerte en una dirección transversal a su longitud.

La fuerza ejercida sobre el mortero por la unión de los tendones actúa en una dirección para reventar el mortero circundante. Si los tramos de unión se encuentran en las proximidades de uno o más tramos libres de tendones adyacentes, puede haber un problema. Los tendones están engrasados para facilitar el movimiento y no están unidos al mortero de la perforación. En concordancia, representan regiones de debilidad en la resistencia a la fuerza reventadora. Esta debilidad empeora si, como típicamente es el caso, los tendones son enfundados individualmente con una o más capas de material polimérico sintético cubriendo al menos aquellas porciones del tendón cercanas al respectivo tramo de unión de otro tendón. Unas conducciones resistentes a la compresión adecuadas pueden comprender un material polimérico sintético, o similar, resistente a la compresión.

En el documento GB 2260999 se muestra una disposición similar en relación con un anclaje múltiple en una única perforación en el que una pluralidad de tendones metálicos están aguantados dentro de encapsulados en posiciones escalonadas y separadas a lo largo de la perforación.

Los medios de anclaje al suelo incluirán una cabeza de anclaje en el extremo abierto de la perforación. Cada tendón está introducido en un agujero separado de la cabeza y agarrado por unos medios de agarre, tal como se ha estipulado más arriba. Los medios de agarre sirven para transferir la carga procedente de los tendones a la cabeza de anclaje. Los tendones son tensados e inmovilizados en relación con la cabeza de anclaje los unos separadamente de los otros.

En el método de la invención, cada tendón separado puede estar provisto de un respectivo gato tensor para extender el tendón y ponerlo bajo carga. Cada respectivo gato tensor se extenderá una cantidad diferente respecto a los otros gatos, dependiendo de la correspondiente longitud elástica del tendón en la perforación. Los tendones pueden ser cargados simultáneamente a la misma carga o pueden ser cargados a diferentes cargas predeterminadas.

A continuación se describirá la invención en detalle sólo a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos, en los que:

la Fig. 1 es una sección a través de unos medios de anclaje al suelo que constituyen un ejemplo de realización de la presente invención;

la Fig. 2 es una sección tomada a lo largo de la línea II-II de la Fig. 1; y

las Figs. 3 y 4 son vistas esquemáticas de unos medios de agarre.

En la Fig. 1, los medios de anclaje al suelo comprenden una perforación 1 formada en el suelo adecuadamente en dirección vertical o a algún otro ángulo deseado. Dentro de la perforación hay tres anclajes al suelo 2, 3 y 4 separados. Cada uno comprende un tendón 12, 13, 14, respectivamente. Cada tendón consiste en un tramo de plástico reforzado con fibra de vidrio, adecuadamente de una sección transversal circular de 22 mm de diámetro.

En la Fig. 1 se puede observar el tramo de unión de cada tendón 12, 13, 14. El tramo libre de cada tendón está lubricado y cubierto con una funda de plástico 15, 16 y 17. Los tramos de unión están unidos al mortero 7 que hay dentro de la perforación a diferentes profundidades. Substancialmente, no hay adhesión o fricción entre los tramos libres de cada tendón y el mortero 7, debido al enfundado y engrasado 15, 16, 17.

Los tendones pueden estar perfilados o conformados de manera que haya una buena adhesión al mortero 7 en el tramo de unión. Los tramos de unión están situados en una relación escalonada y separada a lo largo de la dirección longgitudinal de la perforación 1 de manera que la carga transmitida entre cada anclaje unitario y el suelo se ejerce sobre un largo tramo global fijo o sobre varios tramos fijos aislados. La multiplicidad de anclajes permite que la resistencia del terreno sea usada de manera eficaz sobre toda la profundidad de la perforación y permite obtener una capacidad de carga más alta que la que se puede obtener con un anclaje normal. Cada anclaje unitario pasa a través de un respectivo agujero existente en una cabeza de anclaje 9, está agarrado por unos medios de agarre 18 que se explicarán adicionalmente más abajo, y está tensado respecto a la cabeza de anclaje 9 separadamente de los otros anclajes e inmovilizado en relación con la cabeza.

Cada tendón puede ser preparado in situ cortando tramos rectos o desbobinando un tramo adecuado de plástico reforzado con fibra de vidrio de un tambor de cable y cortándolo a la longitud adecuada. Luego, el tramo libre de cada tendón es lubricado y enfundado. Los tendones son colocados entonces al interior del agujero perforado y se vierte mortero al interior del agujero perforado, por ejemplo, usando un tubo desde una tolva.

La Fig. 3 muestra unos medios de agarre 18 usados en la Fig. 1. Los medios de agarre 18 comprenden un par de piezas de agarre 19 y 20 que definen entre ellas un pasaje 21 substancialmente circular, de diámetro decreciente en la dirección de alejamiento del agujero perforado, para recibir el tendón. El tamaño del pasaje 21 está configurado de manera tal que, cuando el tendón está en su lugar, unas respectivas superficies enfrentadas 22 y 23 de las piezas de agarre están ligeramente separadas la una de la otra. Los medios de agarre comprenden una pluralidad de taladros 24, 25. Cuando están en posición, los taladros 24 de una pieza de agarre 19 están alineados con los respectivos taladros 25 de la otra pieza de agarre 20. Los taladros 24, 25 se muestran en líneas de trazos en un lado de los medios de agarre 18 en la Fig. 3, pero se han omitido en el otro lado para una mayor claridad. Están incorporadas unas disposiciones de tornillo, arandela y tuerca 26, 27, 28, extendiéndose cada tornillo 26 a través de un par de taladros 24 y 25.

Durante el uso, un tendón 29 puede ser agarrado entre las piezas de agarre 19 y 20 Un tornillo 26 es pasado a través de cada par de agujeros 24 y 25. Las respectivas tuercas 28 son apretadas entonces de una manera controlada hasta diferentes tensiones. El tendón 29 mostrado en la Fig. 4 se muestra como si se extendiera desde una perforación existente a mano izquierda del papel. El agarre entre el tendón 29 y los medios de agarre 18 aumenta de izquierda a derecha debido al diámetro decreciente del pasaje 21 y debido a la tensión creciente a la cual están apretados las tuercas y tornillos. La compresión ejercida por cada disposición de tornillo 26 y tuerca 28 está controlada de manera que en ningún punto del tendón 29 expuesto a un esfuerzo de compresión cortante sea mayor que su resistencia al esfuerzo cortante. La referencia numérica 30 designa la herramienta de un gato tensor. El gato tensor aplica, durante el uso, una tensión al tendón 29 a través de los medios de agarre 18 actuando en la dirección hacia mano derecha del papel.

La presente invención se ha descrito más arriba sólo a modo de ejemplo, y pueden hacerse modificaciones dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (4)

1. Medios de anclaje al suelo, que comprenden una perforación (1) en el suelo llenada con mortero de la perforación (7) y una pluralidad de anclajes unitarios (2, 3, 4) introducidos en la perforación (1), comprendiendo cada anclaje unitario un tendón (12, 13, 14), que tiene:

(a)

un tramo de unión, el cual está unido a lo largo del tramo de unión dentro del mortero de la perforación (7); y

(b)

un tramo libre dispuesto de manara que substancialmente no hay adhesión entre el tramo libre y el mortero de la perforación (7);

incluyendo los medios de anclaje al suelo una cabeza de anclaje (9) en el extremo abierto de la perforación (1), estando cada anclaje unitario (2, 3, 4) introducido en un agujero separado en la cabeza de anclaje (9), y tensado e inmovilizado en relación con la misma, estando cada anclaje unitario (2, 3, 4) tensado e inmovilizado en relación con la cabeza de anclaje (9) separadamente de cada otro anclaje unitario (2, 3, 4), donde los tramos de unión de los respectivos anclajes unitarios (2, 3, 4) están anclados en el mortero de la perforación (7) en una relación escalonada y separada a lo largo de la perforación, y donde al menos uno de los tendones (12, 13, 14) comprende un material polimérico sintético, no teniendo dicho al menos uno de los tendones un encapsulado del tramo de unión.

2. Medios de anclaje al suelo, de acuerdo con la reivindicación 1, en los que el tramo de unión de cada tendón (12, 13, 14) dentro del mortero (7) está deformado en su superficie.

3. Medios de anclaje al suelo, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en los que cada tendón (29) está agarrado por unos medios de agarre (18) dispuestos para aplicar una compresión al tendón (29) en una dirección transversal a la dirección longitudinal del tendón (29), aumentando la compresión a lo largo del tramo agarrado del tendón (29) en la dirección de alejamiento de la perforación, de manera que, en ningún punto a lo largo de su longitud, el tendón está sujeto a un esfuerzo cortante que sea mayor que la resistencia al esfuerzo cortante del tendón (29).

4. Un método para realizar medios de anclaje al suelo, que comprende:

formar una perforación (1) en el suelo;

colocar una pluralidad de anclajes unitarios (2, 3, 4) en la perforación (1), comprendiendo cada anclaje unitario un tendón (12, 13, 14) que tiene (a) un tramo de unión, y (b) un tramo libre;

disponer los tramos de unión de los respectivos anclajes unitarios (2, 3, 4) en una relación escalonada separada a lo largo de la perforación (1);

llenar la perforación (1) con mortero (7), con lo que los tramos de unión resultan unidos al mortero (7), y donde los tramos libres están dispuestos para que substancialmente no tengan adhesión al mortero de la perforación (7);

instalar una cabeza de anclaje (9) sobre los anclajes unitarios (2, 3, 4), donde cada anclaje unitario (2, 3, 4) pasa a través de un agujero separado existente en la cabeza de anclaje (9);

tensar cada anclaje unitario (2, 3, 4) separadamente de cada otro anclaje unitario (2, 3, 4); e

inmovilizar individualmente los anclajes unitarios (2, 3, 4) tensados respecto a la cabeza de anclaje (9);

donde al menos uno de los tendones comprende un material polimérico sintético, no teniendo dicho al menos uno de los tendones un encapsulado del tramo de unión.