Micropilotes, anclajes y bulones

Más producción, mejor calidad,…
inmediatamente y cerca,…
R
TITAN
… su objetivo está muy cerca de usted
GEOTECNIA
Micropilotes, anclajes y bulones
autoperforantes TITAN
TITAN
Micropilotes,
Anclajes y Bulones
autoperforantes
2
Nuevas cimentaciones, recalces,
apeos, paraguas y sostenimiento de
túneles, bulonados en roca y suelos,
soil nailing …
Desde 10 hasta 150 T. de carga de servicio
Ventajas de Sistema TITAN
TITAN
Micropilotes,
Anclajes y Bulones
Autoperforantes
Micropilotes, anclajes y bulones autoperforantes–autoinyectantes:
desde el año 1984, millones de metros de experiencia.
-
-
-
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-
-
-
-
-
Autoperforantes: sin necesidad de
entubados, en cualquier tipo de
terreno.
Perforar, colocar la armadura e
inyectar, todo a la vez - 3 en 1-, en
una simple operación: hasta 3
veces más rápido que con cualquier
sistema.
El mismo Sistema de perforación e
inyección y de armadura en
diferentes tipos de terreno y obras:
Sistema estandarizado.
Sistema de barrido / inyección
continuos con lechada de cemento
= mejora del terreno circundante,
mayor diámetro de micropilote.
Alta adherencia acero-cemento
gracias a la corruga continua
especial.
Gran protección frente a la
corrosión: acero de grano fino +
roscas.
Sistema y calidad de armadura
garantizados, de calidad constante.
Las barras, al estar roscadas en
toda su longitud, pueden cortarse a
medida según necesidades de la
maquinaria y/o de la obra.
Las barras y accesorios son
estándar por lo que se garantiza un
stock mínimo y, unos plazos de
entrega inmediatos.
Asistencia técnica para proyectos y
estudios, … y a pie de obra.
3
TITAN
Principios básicos
Introducción al Sistema TITAN
Los
micropilotes
–
anclajes
–
bulones
autoperforantes
ISCHEBECK
TITAN
e stán
constituídos de una barra – tubo roscado por
laminación en frío como sección de acero portante y
un cuerpo de cemento perimetral con calidad mínima
B25, que transmite las cargas de tracción y/o
compresión principalmente por rozamiento desde
dicha barra a través del cuerpo de inyección al suelo.
Estos micropilotes – anclajes, perforados e inyectados
dinámicamente, se denominan también micropilotes
inyectados o micropilotes de inyección y, están
clasificados y cumplen con las prescripciones de las
normas Tipo IV DRAFT CEN/TC 288/WG8 Micropiles,
DIN 4128 Pilotes Inyectados, EAU E 28 pilotes en
aplicaciones de obras marítimas y portuarias, DTU –
13 micropieux.
Se componen de un tubo de acero roscado,
empalmado
media nte man guitos
roscados
Barri do
con cem ento
4
externos con tope y juntas de estanqueidad centrales
y provistos de una boca de perforación de un solo uso
– perdida: autoperforación.
El barrido de la perforación se efectúa con lechada de
cemento que, a la vez, estabiliza el anular de la
perforación, satura el terreno de cemento y finalmente,
actúa como inyección propiamente dicha, esto es,
autoinyección simultánea a la perforación.
Operativamente, su principal ventaja es la rapidez
en la ejecución y las grandes producciones
alcanzadas, puesto que se eliminan las maniobras y
el coste correspondiente de retirada del varillaje de
perforación y/o entubados, la colocación de la
armadura y la inyección y, el coste en baterías de
perforación y fungibles. Técnicamente, ofrece ventajas
muy interesantes dentro del campo de los
micropilotes, los anclajes y bulones, las cimentaciones
especiales y recalces, ...
Introducción al Sistema TITAN: Autoperforación – Autoinyección
5
Características técnicas
TITAN
Micropilotes,
Anclajes y Bulones
Autoperforantes
TITAN
73/35
TITAN
103/78
73
73
103
TITAN
127/108
*
127
45
35
78
108
51
2.260
2.710
3.146
3.332
5.501
119,4
163
198
228,2
240
346
97
78,5
118
135,5
180
181.
275
5.500
5.900
5.500
5.100
5.000
5.700
6.000
5.000
Ud.
TITAN
30/16
TITAN
30/11
TITAN
40/20
TITAN
40/16
TITAN
52/26
Diám. exterior
mm
30
30
40
40
52
73
73
Diám. interior
mm
16
11
20
16
26
53
56
Sección
mm2
382
446
726
879
1.337
1.631
1.414
Carga rotura
T
22
32
53,9
66
92,9
116
Carga en el
límite elástico
T
18
26
43
52,5
73
Kg/cm2
4.700
5.800
5.900
5.900
Tensión f luencia
T0.2
Peso
Long. standard
TITAN
73/53
TITAN
73/56
TITAN
73/45
TITAN
103/51
103
Kg/m
2,7
3,29
5,6
7,0
9,83
12,24
11,0
17,8
17,8
24,70
27,5
43,4
m
2/3/4
2/3/4
1,5 / 3
1,5 / 3
3
3
6,25
3
3
3
6
3
Bocas de perforación disponibles
Roca, terreno
42, 46,
duro o de gravas
mm
51, 55,
y bolos
90
Terreno blando,
mm
75, 95
arcillas, limos,
arenas,...
* Datos provisionales enero 2006.
6
42, 46,
51, 55,90
70, 90,
100, 115
70, 90,
100, 115,
115, 130
130, 175
130, 175
130, 175
130, 175
175
200
175
75,95
110,150
110,150
130, 175
200
200
200
200
220, 280
220
220, 280
(NOTA: en negrita aparecen los diámetros de boca de perforación más usuales)
Componentes y accesorios
TITAN
Micropilotes,
Anclajes y Bulones
Imagen
(orientativa)
Descripción
TITAN 73/53, TITAN 103/78,
TITAN 30/16, TITAN 40/20,
TITAN 52/26
73/56, 73/45
30/11
40/16
103/51
Boca de acero para
arcillas.
Arcillas, limos y arenas,
terrenos poco cohesivos y
blandos con valores
N S.P. T. < 50.
75 mm.
110, 150
mm.
130, 175
mm.
200 mm.
220, 280 mm.
Boca de cruz de acero.
Arenas y gravas, bolos
con valores
N S.P. T. > 50.
90 mm.
115 mm.
130 mm.
130, 175
mm.
175 mm.
Boca de botones de
acero.
Roca alterada y
disgregada y pequeños
bolos con valores
N S.P. T. > 50, RQD < 50.
42, 46,
51, 55 mm.
70 mm.
-
-
-
Boca de botones de
carburo de tungsteno.
Roca alterada y
disgregada y bolos con
valores N S.P. T. > 80, RQD
> 50 y roca muy dura u
hormigón armado.
51 mm.
90 mm.
115, 130
mm.
130 mm.
175 mm.
Boca escalonada de
plaquitas de carburo de
tungsteno.
Roca alterada y
disgregada y bolos con
valores N S.P. T. > 50, RQD
> 50. Para perforaciones
bien dirigidas (ej.
Paraguas)
75 mm.
90 mm.
-
130 mm.
-
Tuerca semiesférica SW
SW
SW
SW
SW
SW
46 x 35 mm. 65 x 50 mm. 80 x 70 mm. 95 x 70 mm. 125 x 80 mm.
Placa de apoyo con
asiento semiesférico
200 X 200 x
8 mm.
200 x 200 x
30 mm.
220 x 220 x
35 mm.
250 x 250 x
40 mm.
300 x 300 x
50 mm.
R32, R38,
T 38, T 45
R38, T 38,
T 45, RH55,
H 64, H 90,
H 112
R38, T 38,
T 45, RH 55,
H 64, H 90,
H 112
RH55,
H 64, H 90,
H 112
RH55,
H 64, H 90,
H 112
Cabezal de lavado para
barrido – inyección de la
perforación
TITAN
Micropilotes,
Anclajes y Bulones
Autoperforantes
8
Composición de un micropilote TITAN
TITAN
Relación acero-cemento
Micropilotes,
Anclajes y Bulones
Transferencia de carga acero – cemento
Frente a las barras corrugadas de acero, el tubo
con la misma sección de acero, es estáticamente
más favorable en cuanto a flexión, cizallamiento y
rozamiento. Para este tubo se ha diseñado una
rosca especial, que cumple con la norma DIN 488
para armaduras en hormigón, descartándose por
sus múltiples inconvenientes las roscas redondas o
tipo R, comunes en la minería y las obras
subterráneas. El acero empleado es de grano fino
St 550/750 (las características técnicas son válidas
tanto para la barra como para el conjunto barra –
manguito de empalme, barra – tuercas –
manguitos, ...) homologación No. Z –30.1-1, y su
carga en el límite elástico se aumenta por el
proceso de laminación en frío. La especial forma de
las roscas limitan la anchura y distribución de las
fisuras en el cemento circundante, produciéndose
una distribución homogénea de las mismas y, por
tanto, dicho cemento alrededor del acero es
suficiente
como protección contra la corrosión.
Para garantizar este recubrimiento, pueden
emplearse centradores especiales de acero que
aseguran un mínimo de 20 mm..
La idea de conseguir una adhesión integral, una
limitación de fisuras y a la vez protección contra la
corrosión supone un reto y, un nuevo concepto. De
la misma manera que supuso un paso adelante el
abandono del empleo de barras lisas en el
hormigón armado, también lo ha supuesto el
empleo de roscas especiales contínuas tipo TITAN
cumpliendo no obstante la citada DIN 488. Estas
roscas están definidas por la superficie de los
nervios de referencia:
fR= altura de los nervios / distancia entre nervios =
1,7 mm. / 13 mm. = 0,13 mm.
La superficie de nervios de referencia está en 0,13
mm, por debajo del máximo recomendado, 0,15
mm., para aceros en hormigón armado: existe por
tanto una adhesión óptima, como en el hormigón
armado.
Como en las estructuras de hormigón, los nervios
producen por fuerza un reparto uniforme en el
cuerpo de cemento.
En los ensayos sobre amplitud y distribución de
fisuras llevados a cabo en cuerpos inyectados
excavados realizados por la Universidad Politécnica
de Munich – Instituto de Construcción de
Estructuras- ha quedado demostrado y podido
constatarse que
9
TITAN
Micropilotes,
Anclajes y Bulones
Proceso de autoperforación y autoinyección, con inyección dinámica.
10
Relación acero-cemento
la fisura característica bajo carga de uso x factor
1,25, esta por debajo del valor de 0,1 mm. para
hormigones armados según DIN 1045 18.6.5 y,
también según Eurocódigo EC 2. Así pues, la
protección simple con un recubrimiento de cemento
de 20 mm. para micropilotes inyectados cumple con
dichas especificaciones.
En la figura 3 se muestra en forma comparativa las
curvas tensión – elongación para diferentes tipos de
acero. En esa comparativa la forma lineal y uniforme,
que es importante para el cálculo de la carga
admisible, es menos interesante que las diferentes
grandes áreas plásticas entre el límite elástico y la
carga admisible, siendo un buen punto de partida y
base de trabajo las posibles reservas de
deformación, la resistencia al impacto o la velocidad
de migración -aparición de fisuras. Como se puede
observar, el valor de alargamiento de rotura es A10 =
10 % para barras ISCHEBECK TITAN y, de A 10 = 2
% para aceros de pretesado de alta resistencia
1570/1770.
Una unión - contacto óptimo entre tubo TITAN,
cuerpo de inyección y suelo bajo cargas normales y
de cizallamiento simultáneas puede obtenerse
solamente cuando se forman articulaciones plásticas
en el acero conforme con las zonas fisuradas en el
cuerpo inyectado, permitiendo así una rotación
máxima sin volverse frágil. Por ello, el acero de grano
fino ISCHEBECK TITAN ofrece una características
óptimas para su aplicación en Micropilotes – Anclajes
Inyectados bajo cargas de tracción y cizallamiento.
1.- Lechada final, rica en cemento, rel.
A/C= 0,45 - 0,7
2.- Lechada inicial, pobre en cemento rel.
A/C= 0,7 - 1 cemento/terreno mezclados +
cemento de relleno de huecos infiltrado a
presión.
3.- Terren o mejorado por presión –
compactación por efecto de la
post-inyección.
4.- Huellas de las roscas de la barra: óptima
adherencia / transferencia de carga acerocemento.
11
Relación
cuerpo inyectado - terreno
TITAN
Micropilotes,
Anclajes y Bulones
Transferencia
de
inyectado – terreno.
tinte rojizo para diferenciarlo de la inyección primaria.
En conjunto, el diámetro final del cuerpo inyectado es
muy diferente del diámetro nominal de perforación,
esto es, de la boca de perforación. Para diferentes
tipos de terreno se obtiene :
carga
cuerpo
La autoperforación con inyección simultánea de
cemento sirve a la vez como fluido de lavado –
barrido y, como estabilizante de la perforación del
mismo modo que lo hacen los lodos tixotrópicos
empleados en la perforación de pilotes o de
pantallas. Bajo una presión de inyección de 5 a 10
kg/cm2 la lechada de cemento se difunde y penetra
entre las partículas y huecos del terreno formando
una pátina o “cake” :con ayuda de la rotopercusión, la
mejora del terreno circundante es considerable. La
ingeniería geotécnica holandesa Delft Geotechnics
valora experimentalmente en un 30% el aumento del
valor SPT obtenido inicialmente. Observando un
cuerpo inyectado excavado y una sección transversal
del mismo, pueden apreciarse tres capas
concéntricas diferenciadas: una capa circundante de
terreno mejorado, una inyección primaria de terreno
saturado de cemento y, finalmente, una inyección
secundaria, final de cemento que fué coloreado con
12
D = 2,0 x diámetro de la boca de perforación, en
gravas y bolos de tamaño grande a mediano.
D = 1,5 x diámetro de la boca de perforación, en
arenas y gravas.
D = 1,4 x diámetro de la boca de perforación, en
arcillas, limos, margas, ...
D = 1,2 x diámetro de la boca de perforación, en
rocas disgregadas o blandas.
D = 1,0 x diámetro de la boca de perforación, en
rocas duras y sanas.
Esto, evidentemente, depende también de muchos
factores, aunque el básico es la consistencia en cada
tipo de terreno.
Un procedimiento que mejora estos resultados es en
el que, al final de la perforación, se mantiene la
rotación, sin avance, con una lechada de cemento
rica, A/C= 0,4. Con la perforación abierta, sin
obturación, la presión debe ir aumentando
dependiendo del terreno entre 10 y 20 bar. Esto se
explica por el inicio de un fraguado rápido del
cemento, formándose unas glebas que se
desprenden y encajan formando un obturador natural
que hace aumentar la presión:
A este procedimiento le denominamos “Inyección
Dinámica”, frente a la inyección estática de los
micropilotes IGU tradicionales.
Esto, no es un invento nuevo, puesto que en el
lenguaje y experiencia de los sondistas está la
maniobra de “perforar hasta el bloqueo de la
rotación”. Este procedimiento hace poco efectiva la
post-inyección o re-inyección.
Puesto que está demostrada la morfología y
configuración del cuerpo inyectado, la fricción lateral
o adherencia al terreno puede considerarse en la
misma medida y valores que los reflejados
anteriormente para los diámetros finales. Un ensayo
realizado comparativamente entre dos tipos de
micropilotes, uno entubado y otro TITAN llevado a
cabo demuestra que en un suelo formado por arena
limosa con valores SPT = 20 golpes, la fricción lateral
última o carga de arranque en el micropilote TITAN
73/53 es el doble exacto (3,2 kg/cm2) al del otro
micropilote (1,6 kg/cm2). De ese estudio se
desprende lo que también comentamos en el primer
apartado, donde se observan en sendas curvas
comparativas la aparición de la deformación
constante en cada uno de los micropilotes.
Recientemente, en Francia, se ha realizado otro
estudio comparativo más completo, el “Proyecto
Nacional Forever, Refuerzo de suelos mediante
micropilotes, dossieres nº F0/96/12, Te ma 3.4 mayo
1998 y marzo 1999; F0/97-8/A&S, noviembre 2000” ,
autores:
* Centre Expérimenteal d e Recherches et d’etudes
de Bâtiment et des Travaux Publics – CEBTP
* Institut pour la Recherche Apliquée
l’Experimentation en Genie Civil – IREX
límite (presiómetro) de 0,31 a 0,36 Mpa y, Módulo
Presiométrico E= 1,5 a 4,5 Mpa.
Penetrómetro dinámico (punta 20 cm2): valor
promedio de qd =2 Mpa (de 0,8 a 3,2).
Sin presencia de nivel freático.
Se instalan un total de 4 micropilotes a 5 m. de
profundidad de cada uno de los 14 tipos presentados,
para ensayar 2 a tracción y 2 a compresión.
Cada empresa es libre de instalar sus micropilotes en
la disposición y por el procedimiento que deseen,
previa presentación y aceptación de su protocolo.
Se instalaron 4 micropilotes ISCHEBECK TITAN
40/16 a una profundidad de 5,0 metros, mediante el
sistema autoperforante – autoinyectante con barrido
por lechada de A/C=0,9 una inye cción al finalizar la
perforación con A/C= 0,5.
et
* TERRASOL (Dirección Científica)
* CERMES-ENPC (Dirección técnica)
* Empresas de Cimentaciones Especiales y
Fabricantes interesados en ensayar los micropilotes
que ellos mismos han instalado en el campo de
ensayos del CEBTP de Saint-Rémy-lès-Chevreuse
(Francia) con el objeto de llevar a cabo un estudio
comparativo de diferentes tipos de micropilotes
existentes en el mercado, ensayarlos tanto a tracción
como a compresión y excavarlos y extraerlos para
observar su geometría, morfología y aspecto.
La
Geología
consiste
en
arenas
de
Fontainebleau. Arenas finas, con valores de presión
13
14
La presión de inyección dinámica ha oscilado
entre 18 y 20 bar.
El diámetro de la boca de perforación es de 70
mm. (boca de botones de acero redondos).
De los ensayos y posterior excavación se
extrajeron las siguientes conclusiones:
1.- El aumento del diámetro teórico del
micropilote = broca de 70 mm. está entre 1,54 y
1,84 veces (desde 10,76 cm a 12,91 cm).
2.- El valor de fricción lateral obtenido está
entre 72 y 74 kN/m2, aproximadamente un 30
% superior al tipo II. Todos lo s cuerpos de los
micropilotes TITAN presentan protuberancias e
irregularidades que aumentan su rugosidad –
fricción lateral.
3.- En los cuerpos excavados, los micropilotes
TITAN no presentan fisuración en el
recubrimiento de cemento frente a los tipos II y
IV, lo cual implica, entre otras cosas, una mayor
protección frente a la corrosión del acero.
4.- En todos los micropilotes TITAN la barra de
acero está perfectamente centrada en la
perforación, lo cual implica un recubrimiento
uniforme alrededor de la misma.
5.- Los micropilotes TITAN presentan las
deformaciones más pequeñas frente a cargas
mayores: textualmente “puede constatarse
que los micropilotes ISCHE BECK dan l a
mejor c arga crítica para el mismo
diámetro...”
Micropilote ISCHEBECK excavado. Recubrimiento de cemento
Por
el diseño especial patentado, el
Sistema TITAN de micropilotes autoperforantes
está
especialmente
indicado
para
las
cimentaciones
especiales
y
recalces,
micropilotes y anclajes, estabilización de taludes
y soil nailings, ... en líneas generales,
garantizando una instalación rápida, barata y
efectiva, unos parámetros de adherencia y
transmisión de cargas acero-cemento y cemento
- terreno excelentes. La experiencia, ensayos
realizados y la muy importante cantidad de
metros instalados en todo el mundo hacen que
estos parámetros estén perfectamente definidos
y sean predecibles con muy poco margen de
error. El trabajo conjunto del cliente y/o
proyectista con el departamento técnico es
básico y necesario para la elaboración de los
proyectos y de que estos, lleguen a buen fin.
Micropilote ISCHEBECK excavado. Gran bulbo hacia la base.
15
Micropilotes TITAN
Cálculo
16
Ejemplo de cálculo
TITAN
Detalles técnicos
Micropilotes,
Anclajes y Bulones
CONSUMOS DE CEMENTO ESTIMADOS
TITAN 130/60
TITAN 103/51
TITAN 103/78
TITAN 73/56
TITAN 73/53
TITAN 52/26
TITAN 40/20
TITAN 40/16
TITAN 30/11
TITAN 30/16
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
kg/m (cemento seco) según relación AGUA/CEMENTO =
COMPARAT IVA DE POTENCIA DE MARTILLOS RECOMENDADO S
TITAN 30/16
TITAN 30/11
TITAN 40/16
TITAN 40/20
TITAN 52/26
TITAN 73/53
TITAN 73/56
TITAN 103/ 78
TITAN 103/ 51
TITAN 130/ 60
70
0,5
0,8
BOMBA RECOMENDADA
Atlas Copco BBE 5 7-01; COP 1 036, 1038, 1238; SIG PLB 291 A ;
TAMROCK HL 438; MONTABERT T 285; MORATH HB - 70; KRUPP
HB-11
des de 35 l /m in.
Atlas Copco BBE 5 7-01; COP 1 036, 1038, 1238, SIG PLB 291 A ;
TAMROCK HL 438; MONTABERT T 285; MORATH HB - 70; KRUPP
HB-11, HB 103, HB 28, HB 30; KLEMM 4053
des de 50 l/m in
COP 1238; MORATH HB - 70; KRUPP HB 103, HB 28, HB 30; KLEMM
4053
des de 70 l/m in
KRUPP HB 103, HB 30, HB 40, HB 50; KLEMM 4053, 6012A.
des de 90 l/m in
KRUPP HB 40, HB 50, HB 60; KLEMM 4053, 6012A.
des de 120 l/m in
KRUPP HB 50, HB 60; KLEMM 6012A.
des de 150 l/m in
(Dependiendo de l tipo de t erreno, profundidad a per forar, diám etro de per foración y bom ba de bar rido/inyección dis ponib le.
Pres ión d e inyección des de 20 k g/cm 2)
17
Aplicaciones con micropilotes
Micropilotes TITAN
Aplicaciones
Micropilotes en nuevas cimentaciones
Pantallas de micropilotes ancladas y, zapatas de muros
Micropilotes en losas de subpresión
Mini ( 200 bar) Mono Jet Grouting ARMADO
Pantallas de micropilotes de gran diámetro
Excavación de sótanos bajo edificios existentes
Ampliación de cargas
Recalce y refuerzo de estribos de puentes
Micropilotes pasivos en estabilización de taludes
Recalce de edificios históricos
Paraguas de micropilotes con jumbos
Apeo y recrecido de cimentaciones
Paraguas pesados en emboquilles
Anclajes TITAN
Aplicaciones con anclajes
Anclajes
Anclado de muros
Anclado de pantallas
Anclado de tablestacas
Bulonado de muros de mampostería, sillería y piedra
Anclado de pantallas de pilotes
Bulonado de taludes en suelos o roca
20
Anclajes activos con zona libre
Perforación con tubo p.e.a.d. zona libre
Tesado con c ilindro de émbolo hueco
Cabeza de anclaje con placa, disco y tuerca
21
INFORMACIÓN
TITAN
micropilotes
sostenimiento de túneles
Catálogos e información disponible
anclajes
sistemas de entibación y tablestacado
soil nailing, bulones/estabilización taludes
CD: Soporte digital fotos, vídeos,
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22
R
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TITAN
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